Quel est l'intérêt de la transgénèse pour la santé des animaux de rente ?

Dans le cadre de la lutte contre les maladies animales, la transgénèse peut être utilisée pour la production de vaccins, comme c'est le cas en médecine humaine. Elle pourrait aussi permettre l'obtention d'animaux transgéniques résistants à certaines maladies. Deux cas sont particulièrement étudiés à l'INRA : la protection contre la septicémie hémorragique virale de la truite et du lapin.

Louis-Marie Houdebine,
Laboratoire de Biologie Cellulaire et Moléculaire

Michel Brémont,
Unité de Virologie et Immunologie Moléculaires
INRA Jouy-en-Josas

Comme tous les organismes vivants, les animaux d'élevage souffrent de maladies. Elles entraînent souvent une perte financière importante pour les éleveurs. Elles peuvent également altérer parfois sérieusement le bien-être des animaux. Les traitements (par les antibiotiques par exemple) que subissent les animaux sont souvent la source de pollution pour l'environnement et ils peuvent altérer la qualité de la viande. La lutte contre les maladies est donc une préoccupation constante pour les éleveurs et, de ce fait, pour les laboratoires de recherche. Le génie génétique pourrait apporter des solutions nouvelles à ces problèmes.

 La préparation de nouveaux vaccins

Les antigènes vaccinants sont essentiellement des protéines. Traditionnellement, les antigènes bactériens ou viraux ne sont pas utilisés purifiés. Ce sont plutôt les organismes pathogènes mutés ou chimiquement inactivés qui sont utilisés globalement comme vaccins. Le génie génétique offre, à cet égard, plusieurs possibilités nouvelles :

- les organismes pathogènes (essentiellement les virus) peuvent être inactivés par des mutations obtenues par génie génétique. Les nouvelles formes virales peuvent être totalement inoffensives tout en ayant gardé leur pouvoir vaccinant.

- les protéines bactériennes ou virales peuvent être préparées en masse à partir d'OGM et être utilisées comme vaccin. Ces vaccins peuvent être parfaitement efficaces et leur utilisation peut surtout être totalement dépourvue de risque. Des vaccins humains notamment celui de l'hépatite B, sont ainsi utilisés couramment.

- l'injection d'ADN nu sous forme de plasmide comportant un gène fonctionnel codant par un antigène vaccinant dans la peau ou le muscle des animaux peut conduire à une vaccination particulièrement efficace et inoffensive.

La vaccination génétique

Il est possible de transférer aux animaux de manière stable des gènes qui d'une façon ou d'une autre s'opposent à l'infection ou la propagation d'organismes pathogènes. Ces gènes peuvent être des gènes de résistance naturelle à des maladies. De tels gènes existent mais n'ont été encore que rarement identifiés et clonés.

D'autres gènes peuvent empêcher un virus de pénétrer dans une cellule ou de s'y répliquer. La surexpression de gènes viraux (gène de capside ou d'enveloppe) perturbent parfois profondément le processus infectieux. L'expression de gènes codant pour des anticorps monoclonaux dirigés contre des organismes pathogènes peut inactiver ceux-ci et protéger aussi les animaux. Divers ARN (ARN antisens, ribozymes, ARN formant des triples hélices) peuvent s'associer aux génomes viraux ou à leur ARN messagers et enrayer aussi la réplication virale dans les cellules.

La transgénèse peut donc conduire de diverses manières à l'obtention de lignées d'animaux devenus génétiquement résistants à des maladies. Deux projets sont actuellement à l'étude à l'INRA.

La protection des truites et des lapins contre le virus de la septicémie hémorragique

Deux virus qui appartiennent à des familles différentes provoquent des ravages importants dans les élevages de truites et de lapins ainsi que chez les animaux sauvages. Les pertes qui en résultent sont élevées. Un vaccin contre le virus du lapin vient d'être mis au point par l'INRA. L'efficacité de ce vaccin laisse penser que les lapins d'élevage peuvent être protégés contre la maladie. Il n'en est pas de même des lapins sauvages. Aucun vaccin n'a d'effet satisfaisant pour les truites.

Les deux virus ont pour génome un brin d'ARN qui se replique et est traduit dans le cytoplasme des cellules infectées. La stratégie mettant en oeuvre des ARN antisens a été retenue pour les deux espèces. La surexpression d'une courte région d'ARN viral a de plus été envisagée dans le cas du lapin.

* Le SHV : la hantise des pisciculteurs

Chez la truite arc-en-ciel, l'agent responsable de la septicémie hémorragique virale (SHV) est un rhabdovirus. Ce virus, qui est morphologiquement proche du virus de la rage mais n'affecte pas les mammifères (très faible homologie de séquence), constitue une menace sérieuse pour les élevages européens de salmonidés. En France, la perte occasionnée par ce virus est évaluée à 10000 tonnes par an, soit un quart de la production, ce qui représente un manque à gagner annuel de 150 millions de francs.

Actuellement, il n'existe pas de moyens de lutte efficace contre cette maladie, aussi son éradication passe par la destruction des cheptels contaminés et la désinfection des installations piscicoles. Ces interventions, dont les conséquences peuvent être désastreuses pour les pisciculteurs, sont sans effet dans les régions où le virus shv est endémique et où toutes les exploitations piscicoles sont liées directement (car alimentées par les mêmes eaux) ou indirectement (échange de poissons ou repeuplements des cours d'eau).

* Vers l'obtention de truites génétiquement résistantes

L'obtention d'animaux génétiquement résistants à l'infection virale pourrait être une alternative à ces mesures sanitaires ; mais peut-on rendre des truites résistantes au virus SHV?

Si on sait depuis quelques années rendre des plantes résistantes à une infection virale en introduisant dans leur génome des informations génétiques du virus, chez les animaux, ce type d'approche n'a guère été expérimenté que chez la souris.

Dans un premier temps, des cellules de truites arc-en-ciel ont été cultivées in vitro ; puis elles ont été modifiées en introduisant dans leur génome chacun des gènes viraux (sens messager ou anti-messager). Chacune des lignées cellulaires exprimant les différents gènes viraux ont été infectées par le shv. Seule la lignée exprimant le gène P viral (dans le sens anti-messager) s'est avérée être totalement et spécifiquement réfractaire au virus SHV. Ce résultat encourageant, obtenu in vitro, nous amène à penser que l'obtention de truites résistantes à la septicémie hémorragique virale par transgénèse est du domaine du possible !

Dans un deuxième temps, des truites transgéniques avec un taux très élevé (50 %) ont été obtenues. Le transgène construit comporte, outre le gène viral d'intérêt, des séquences de deux autres virus. Les truites transgéniques ont été obtenues par micro-injection du transgène dans le cytoplasme d'oeufs fertilisés. Ces animaux étant mosaïques, ils doivent être recroisés pendant deux générations afin d'obtenir des truites dans lesquelles toutes les cellules portent le transgène. Dès que le nombre des descendants transgéniques sera suffisant (plusieurs centaines d'animaux), des tests de résistance vis-à-vis du SHV seront entrepris.

Dans l'hypothèse où des truites transgéniques résistantes seraient obtenues, il est envisageable de les croiser avec d'autres reproducteurs, afin de proposer aux pisciculteurs des truites résistantes à la septicémie hémorragique virale, et pourquoi pas à terme, d'autres espèces de poissons résistantes à d'autres virus.

* La protection des lapins

Le génome du virus de la septicémie hémorragique du lapin comporte trois gènes qui sont précédés par une courte séquence d'ARN, très conservée dans tous les sous-groupes de ce virus. Cette séquence se retrouve également en amont du troisième gène. Elle doit participer à la régulation du virus et elle doit être libre pour que la traduction des gènes viraux puisse s'engager. Cette séquence d'ARN est donc a priori un site sensible du virus. La même séquence a été obtenue à l'état d'ADN double brin par synthèse chimique et introduite dans un vecteur contenant un promoteur capable de fonctionner dans toutes les cellules. Bien que le virus infecte essentiellement les cellules hépatiques, il n'est pas impossible qu'il transite au préalable par d'autres cellules directement en contact avec l'environnement dans lequel vivent les lapins. Le promoteur utilisé doit donc permettre de s'opposer à une infection de tous les types cellulaires des animaux. Le fragment d'ADN a été introduit dans le vecteur dans les deux sens. L'ARN sens correspondant à cet ADN doit s'accumuler dans les cellules des animaux et servir de leurre pour l'ARN polymérase du virus qui ne peut dès lors plus se repliquer qu'à un taux réduit. L'ARN antisens correspondant dérivant du même fragment d'ADN branché dans l'autre sens dans le vecteur doit spontanément aller se fixer sur la séquence complémentaire qui se trouve au début du génome du virus. La fonction de cet hybride moléculaire doit empêcher la replication et la traduction de l'ARN viral.

L'efficacité des vecteurs est actuellement testée dans des cellules. En cas de succès, la stratégie la plus efficace sera retenue pour obtenir des lapins transgéniques. Les lignées d'animaux ainsi obtenues seront testées pour évaluer leur capacité à résister à l'infection virale. En cas de succès, la possibilité de diffuser les lapins dans les élevages sera examinée. L'extension éventuelle aux lapins sauvages ne peut être envisagée qu'après une évaluation approfondie des effets sur l'environnement.

Ce projet qui est en cours de réalisation doit être considéré autant comme un exercice permettant d'évaluer l'efficacité de la méthode sur une espèce expérimentale, que comme un véritable projet d'intérêt agronomique. Il paraît justifié de ce point de vue, même si un vaccin doit désormais permettre de mieux contrôler la diffusion du virus.

Ces deux projets ont un intérêt agronomique réel. Ils constituent par ailleurs des modèles méthodologiques qui permettront d'aborder des problèmes de la même nature chez des animaux domestiques de plus grande taille.

 Béarzotti M., Perrot E., Michard-Vanhée C., et coll 1992. Gene expression following transfection of fish cells. J. Biotechnol. 26 315-325.

Chourrout D., Guyomar R. and Houdebine L.M., 1986. Hight efficiency gene transfer in rainbow trout (Salmo gairdneri Rich) by micro-injection into egg cytoplasm. Acquaculture 51 143-150.

Laude H., 1996. Les plantes transgéniques résistantes aux virus. Dans "Les plantes transgéniques en agriculture" sous la direction d'A. Kahn, John Libbey Eurotext Edition pp 129-142.