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Modifier génétiquement des plantes pourrait bientôt être presque aussi facile que de les pulvériser avec de l’eau. Une nouvelle technique qui utilise l’ADN attaché à des nanoparticules pourrait avoir une grande variété d’utilisation, y compris la modification des propriétés des cultures pendant leur croissance dans les champs.

Modifier des plantes avec un spray

« C’était si simple, dit Heather Whitney, de l’Université de Bristol, au Royaume-Uni. « C’était vraiment surprenant à quel point c’était facile. » Mme Whitney et son équipe ont jusqu’à présent testé leur technique sur diverses plantes, dont le blé, le maïs, l’orge et le sorgho. Ils ont simplement utilisé un brumisateur ordinaire pour pulvériser sur les feuilles de l’eau contenant des nanoparticules appelées points de carbone qui étaient liées à l’ADN.
L’ADN, qui code pour une protéine fluorescente, est entré dans les cellules des feuilles des plantes, les incitant à briller en vert sous la lumière UV. Il s’agit d’une avancée considérable par rapport aux méthodes conventionnelles d’insertion de l’ADN dans les plantes, qui ne sont pas aussi faciles ou largement applicables.
Mais cet ADN n’a pas été incorporé dans les génomes des cellules, il devrait donc se décomposer avec le temps. Whitney et ses collègues ont ensuite poussé leur technique un peu plus loin en utilisant des points de carbone liés à l’ADN codant pour les outils CRISPR utilisées pour la révision génomique. De cette façon, ils ont pu éditer de façon permanente les génomes des cellules des feuilles qu’ils ont pulvérisées.
Les résultats n’ont pas encore été confirmés par d’autres groupes, mais si cela fonctionne, la modification par pulvérisation des gènes pourrait accélérer la recherche sur les plantes. Elle pourrait également déboucher sur de nouveaux moyens d’améliorer et de protéger les cultures et de transformer les plantes en bio-usines capables de fabriquer des produits chimiques tels que des arômes et des produits pharmaceutiques.
« C’est incroyable « , dit Ignacio Rubio Somoza, du Centre de recherche en génomique agricole d’Espagne, qui prévoit maintenant d’essayer cette méthode. « Je pense que c’est un grand progrès. »

Pulvérisés sur les feuilles des points de carbone

Actuellement, le principal outil pour les plantes génétiquement modifiées est un microbe appelé Agrobacterium. Les chercheurs l’utilisent pour insérer de nouveaux morceaux d’ADN dans les génomes des plantes, mais il ne fonctionne que dans certaines plantes et son utilisation en dehors du laboratoire serait peu pratique et risquée. Une autre approche consiste à utiliser un « pistolet à gènes » pour forcer l’ADN de pénétrer dans les cellules végétales. Cependant, cela peut endommager les plantes et est difficile à faire à grande échelle.
De nombreuses équipes travaillent sur de meilleures façons de modifier les plantes. Whitney a décidé d’essayer d’utiliser les points de carbone créés par sa collègue Carmen Galan. Les points de carbone, découverts en 2004, sont des particules en forme de boule de carbone de moins de 10 nanomètres de diamètre, qui peuvent être fixées à d’autres molécules.
Ces points de carbone peuvent se former lorsque les composés de carbone brûlent et se forment naturellement. « Nous les avons trouvés dans le café, nous les avons trouvés dans la terre également », dit Galan. Galan fait des points de carbone rouge-fluorescent pour Whitney en chauffant des sucres dans un four à micro-ondes normal. Ensuite, elle attache un polymère appelé polyéthylène glycol qui attire les molécules d’ADN par voie électrostatique.
Lorsqu’ils sont pulvérisés sur les feuilles, les points de carbone pénètrent dans presque toutes les cellules à la surface des feuilles, et jusqu’à un tiers de ces cellules utilisent l’ADN ajouté pour fabriquer de nouvelles protéines. Les expériences de l’équipe montrent que les points de carbone ne semblent pas toxiques et peuvent même stimuler la croissance des plantes.

Des préoccupations liées à la sécurité

Jusqu’à présent, les tentatives de l’équipe pour modifier les cellules ovules dans les ovaires des plantes et les cellules souches dans les pousses en croissance ont échoué. C’est un inconvénient lorsqu’il s’agit de créer de nouvelles variétés d’OGM. Cependant, il serait plus sûr d’appliquer des points de carbone aux champs de plantes parce que toute modification ne serait pas transmise aux générations futures ou répandue parmi les plantes sauvages.
« C’est un article passionnant », dit Markita Landry, de l’Université de Californie à Berkeley, qui a récemment obtenu de l’ADN dans des cellules végétales en utilisant des nanotubes de carbone. L’équipe de Landry doit injecter de force une solution de nanotubes dans les feuilles – la pulvérisation seule ne fonctionne pas.
Les recherches de Whitney n’en sont qu’à leurs débuts et de nombreuses questions demeurent sans réponse, comme la façon dont les points de carbone se retrouvent dans les cellules. « C’est tellement tôt. Il y a tellement de choses que nous ignorons », dit Whitney. « Il pourrait ne jamais être optimisé au point où il pourrait être utilisé dans les champs. »

Cette technique ne nuirait pas aux animaux

L’édition des gènes par pulvérisation pourrait être utilisée à mauvais escient, par exemple pour rendre les cultures toxiques. Mais Whitney souligne que quiconque voudrait empoisonner de la nourriture pourrait le faire beaucoup plus facilement par d’autres moyens.
Quant à savoir si la pulvérisation de points de carbone dans l’environnement pourrait nuire aux animaux, d’autres recherches sont nécessaires. Les points de carbone peuvent entrer dans les cellules des mammifères qui poussent dans un plat, dit Galan, mais ils sont absorbés par le système immunitaire s’ils entrent dans le corps.
Cette recherche a été publié dans bioRxiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay