Microciseaux pour grande recherche

La technique CrispR ouvre de grandes perspectives pour la recherche en biologie et génétique. La pomme de terre fait partie des plantes pour lesquelles cette nouvelle technologie est opérationnelle et utilisée en recherche. « Travailler sur la pomme de terre est une chance pour l’application des NBT (New Breeding Technologies) dont fait partie la technique CrispR/Cas9, car on est capable chez cette espèce de passer d’une cellule isolée à une plante entière par des techniques de culture in vitro après avoir fait agir des ciseaux moléculaires au niveau du noyau de cette cellule. C’est plus difficile ou moins bien maîtrisé dans le cas d’autres végétaux comme le maïs, le blé ou le riz », explique Jean-Éric Chauvin, directeur adjoint de l’unité mixte de recherche IGEPP (Institut de génétique, environnement et protection des plantes), sur le site de l’Inra implanté à Ploudaniel (29). C’est à cet endroit que sont réalisés, par l’Inra, des travaux en amélioration de la pomme de terre. Il s’agit de conserver et d’explorer la variabilité génétique existante chez cette espèce et ses apparentées sauvages, de comprendre la fonction de certains gènes impliqués dans les mécanismes de résistance et de donner des armes supplémentaires à la plante pour résister aux bio-agresseurs en réduisant ainsi l’usage de pesticides en cours de culture. Une modification ciblée du génome Les techniques de modification génétique des plantes telles que pratiquées jusqu’à une période récente conduisaient à des OGM (Organismes génétiquement modifiés) chez lesquels un nouveau gène (ou une nouvelle séquence d’ADN parfois relativement importante) était intégré de façon définitive et aléatoire en termes de positionnement dans le génome de la plante. Depuis 2012, de nouveaux outils moléculaires ont été développés pour les plantes, et qui permettent un ciblage beaucoup plus fin de la zone génomique à modifier. Ils sont utilisés au laboratoire de l’Inra de Ploudaniel et font désormais partie de la gamme d’outils disponibles pour faire des modifications précises sur des gènes préexistants dans la cellule. « Ainsi il ne s’agit pas forcément d’introduire de nouvelles séquences mais plutôt de modifier très ponctuellement des gènes en éliminant, grâce à ces véritables ciseaux moléculaires, une ou quelques base(s) dans la molécule d’ADN ou en la substituant par une autre base. La fonction du gène est alors modifiée », note Florian Veillet, chercheur en post-doctorat. Ces modifications sont ensuite généralement indétectables. Dès lors s’agit-il d’OGM ? En attente d’une qualification officielle du matériel généré via ces techniques au niveau européen, les plantes issues de ces travaux sont considérées par les chercheurs comme des OGM et maintenues en milieux confinés. Des précautions sont prises dans l’environnement de travail : utilisation de laboratoires et de serres agréés qui permettent notamment de contrôler la dissémination, destruction du matériel végétal après les essais. Les infimes changement dans l’ordre des bases composant le brin d’ADN suffisent à donner de nouvelles caractéristiques lors de la synthèse de protéines. La pomme de terre se prête facilement à ces recherches, car son mode de reproduction, par multiplication végétative, permet de fixer rapidement et multiplier les mutants obtenus sans passer par les graines. « Les végétaux peuvent ainsi être multipliés à l’infini, en conservant les nouvelles caractéristiques génétiques », précise Laura Chauvin, ingénieur dans l’équipe. Connaître l’utilité des gènes Le travail de fourmi des chercheurs consiste à essayer de comprendre le rôle des gènes. Par exemple, en inactivant spécifiquement un gène, ils ont pu obtenir des plantes produisant des tubercules sans présence d’amylose, un des deux constituants de l’amidon. La technique CrispR pourrait, à terme, permettre de fournir une réponse au problème de la sensibilité de certaines variétés de pomme de terre au virus PVY. Dans le cadre d’un projet de recherche en cours, les chercheurs tentent de faire en sorte qu’un gène de la plante indispensable à la multiplication du virus ne soit plus reconnu par celui-ci. Et contre les taupins ? Un autre projet en cours permet d’étudier les effets de la dérégulation d’un gène impliqué dans la dégradation de l’acide salicylique, composé que la pomme de terre produit naturellement pour se défendre contre certains bioagresseurs, comme le mildiou, les nématodes et les bactéries. L’augmentation raisonnable de la concentration cellulaire de cette molécule pourrait permettre de repousser plus efficacement les agents pathogènes sans pour autant affecter le métabolisme de la plante. Tout un champ d’investigation s’ouvre aux chercheurs. S’agissant des morsures de taupins sur les tubercules de pomme de terre, Jean-Eric Chauvin douche les espoirs les plus optimistes. « On pourrait imaginer que le végétal produise et accumule des alcaloïdes pour sa défense dans les tubercules, mais ceux-ci deviendraient alors impropres à la consommation humaine », prévient le chercheur. Il faut donc trouver d’autres solutions pour ce bio-agresseur.

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