OGM et Environnement

Plantes rendues résistantes aux virus : un risque pour l'environnement ?

La lutte contre les maladies virales des plantes est problématique, puisqu'il n'existe pas de produit de traitement contre les virus. Depuis longtemps, l'homme sélectionne des variétés pour leur résistance naturelle aux virus. Aujourd'hui, le génie génétique facilite l'obtention de telles variétés. Les chercheurs se penchent également sur la question des risques éventuels pour l'environnement que pourrait engendrer l'utilisation de ces nouveaux gènes de résistance.

Mark Tepfer
Laboratoire de Biologie Cellulaire, INRA Grignon-Massy-Paris-Versailles

Un des domaines de la sélection variétale classique pratiquée depuis plusieurs décennies concerne l'introduction dans des variétés cultivées de gènes de résistance aux agents pathogènes. Il existe néanmoins de nombreuses situations où les gènes de résistance sont impossibles à introduire par les méthodes classiques de croisement, par manque de sources de résistances efficaces.

Dès 1985, l'idée d'utiliser l'information génétique de l'agent pathogène comme source de résistance a été proposée. Depuis 1986, date de la première démonstration de l'efficacité de ce concept, l'utilisation de génomes viraux comme source de gènes de résistance a connu un succès grandissant. La publication des premiers travaux de l'INRA sur ce sujet date de 1988.

Pratiquement tous les virus de plante sont constitués simplement d'une coque (capside) formée de protéines, et de matériel génétique (ARN ou ADN). Les gènes de résistance les plus utilisés codent la protéine de capside. Les mécanismes de la résistance conférée par ces gènes ne sont encore que partiellement élucidés. Néanmoins, des plantes transgéniques (tabac, courge, poivron...) sont d'ores et déjà cultivées à grande échelle, notamment en Chine et aux Etats-Unis à des fins commerciales. À l'INRA, les travaux effectués dans plusieurs centres de recherche (Angers, Avignon, Bordeaux, Colmar, Rennes, Versailles) portent sur l'obtention de variétés de colza, tomate, tabac, pomme de terre, prunier, vigne, géranium ou pétunia résistants aux virus.

Ces travaux sont d'autant plus importants que les maladies virales peuvent provoquer de fortes chutes de rendement dans certaines cultures, voire détruire entièrement des productions horticoles, fruitières ou maraîchères. Néanmoins, les chercheurs ont évoqué dès 1991 les risques potentiels associés à l'utilisation de gènes viraux dans des plantes transgéniques.

Des risques potentiels non spécifiques aux plantes transgéniques

Certaines espèces cultivées, comme le colza, la betterave ou la laitue, peuvent se croiser avec des espèces sauvages apparentées. Tout gène de résistance, d'origine naturelle ou transgénique, peut ainsi être transmis par croisement au parent sauvage. Le risque potentiel est de conférer à l'espèce sauvage un avantage sélectif lui permettant de devenir une mauvaise herbe envahissante.

Un des problèmes récurrents de l'introduction de gènes de résistance par la sélection classique est l'aptitude de l'agent pathogène à surmonter la résistance. En fait, le déploiement à grande échelle de variétés résistantes exerce une pression de sélection sur les populations naturelles du pathogène, donnant un avantage sélectif aux populations capables de surmonter la résistance. Jusqu'ici, aucune souche virale surmontant un gène codant une protéine de capside n'a été décrite, mais il est possible que de telles souches apparaissent lorsque de plus nombreuses variétés transgéniques seront cultivées à grande échelle.

Il est généralement admis que ces risques non spécifiques des plantes transgéniques ne nécessitent pas d'études particulières au-delà de celles entreprises sur les résistances d'origine végétale. Toutefois, les plantes transgéniques peuvent constituer des modèles d'étude particulièrement intéressants.

Des risques potentiels spécifiques aux plantes transgéniques exprimant des gènes viraux

L'hétéro-encapsidation

Il existe actuellement des variants de protéine de capside chez les différentes souches d'un virus : si deux souches d'un même virus infectent conjointement une plante, on peut observer naturellement des particules virales ayant incorporé les deux types de protéine de capside. On parle alors de virus «hétéro-encapsidé» (encapsidé totalement ou partiellement par des protéines de capside hétérologues).

En cas d'infection de la plante transgénique par un virus apparenté, la protéine de capside synthétisée par la plante à partir du transgène peut être incorporée dans des particules virales. Les particules virales hybrides qui en résultent possèdent à la fois les propriétés de la protéine codée par le génome viral et celles de la protéine produite par la plante à partir du transgène.

Ces propriétés peuvent concerner la transmission du virus par l'insecte vecteur naturel (souvent des pucerons), l'aptitude à la migration systémique du virus dans la plante, la dissémination du virus par la graine, etc. Les modifications dues à l'hétéro-encapsidation sont temporaires et réversibles lors de la réplication du virus dans d'autres plantes non transgéniques.

Des équipes INRA des Stations de Pathologie Végétale d'Avignon et de Bordeaux on été les premières à démontrer qu'effectivement l'hétéro-encapsidation dans des plantes transgéniques provoque une modification de l'aptitude des pucerons à transmettre un virus apparenté. Suite à ces travaux, plusieurs laboratoires INRA développent des transgènes codant une protéine de capside modifiée afin d'éliminer ce risque potentiel (Pathologie Végétale de Bordeaux, Biologie Cellulaire de Versailles).

La recombinaison

Dans une plante transgénique, les séquences virales intégrées à la plante pour lui conférer une résistance peuvent s'intégrer à leur tour par recombinaison au matériel génétique d'un virus infectant. Contrairement à la situation rencontrée dans le cas de l'hétéro-encapsidation, les modifications dues à la recombinaison sont stables et peuvent conduire à l'apparition puis à la dissémination de virus nouveaux, aux propriétés biologiques différentes de celles des virus parentaux. Les travaux réalisés à l'INRA (Biologie Cellulaire de Versailles et Pathologie Végétale d'Avignon) ont montré que des virus recombinants peuvent provoquer des viroses aggravées.

On peut en effet considérer que la culture de plantes transgéniques pourrait entraîner une augmentation de la probabilité de présence simultanée de séquences virales différentes dans une même plante. En effet, toute plante transgénique infectée par un seul virus est, du fait de la présence du transgène, dans une situation analogue à celle d'une plante non transgénique infectée par deux virus. Ceci pourrait donc conduire à une augmentation de la fréquence de l'évènement de recombinaison.

De plus, il est possible que les caractéristiques des constructions virales transférées puissent favoriser des évènements qui auraient peu de chances de se produire lors de co-infections (modification de la nature du produit de la recombinaison).

Enfin, il y a un cas au moins où ces risques sont réellement spécifiques aux plantes transgéniques : il s'agit des plantes transformées à l'aide d'une construction provenant d'un virus qui n'infecte pas naturellement cette espèce (système non hôte). Dans ce cas, effectivement, des séquences virales peuvent alors se retrouver en présence de façon inhabituelle.

 C'est pourquoi, dans le cadre du programme «Aliment 2002-Aliment Demain», les laboratoires de l'INRA déjà impliqués dans la création de gènes de résistance aux virus consacrent une partie de leur activité à l'évaluation des risques écologiques potentiels. Ils travaillent également sur des stratégies permettant de réduire ces risques.

Une évaluation des avantages et inconvénients au cas par cas est nécessaire

Les risques associés à l'hétéro-encapsidation ou à la recombinaison reposent sur des phénomènes qui se produisent naturellement dans des plantes non transgéniques en situation d'infection multiple, situation assez fréquente en conditions naturelles d'infection. L'hétéro-encapsidation, alors appelée mélange phénotypique, a été décrite il y a plus de 20 ans. La recombinaison entre génomes viraux joue un rôle important dans l'évolution naturelle des virus.

Ces évènements naturels ne deviennent des risques spécifiques en situation de transgénèse que s'il y a une modification de leur fréquence ou de leur nature.

Les risques potentiels évoqués ci-dessus peuvent sembler redoutables. Faut-il pour autant envisager d'abandonner l'utilisation des séquences virales comme sources de résistance ? La majorité des chercheurs pense au contraire qu'il faut poursuivre ces travaux. D'une part, certains risques potentiels associés aux plantes transgéniques sont les mêmes que ceux liés à des gènes de résistance naturels. D'autre part, d'autres risques potentiels spécifiques des séquences virales correspondent à des phénomènes qui ont lieu lors de l'infection d'une plante par plusieurs virus. Il est donc nécessaire de formuler la question des avantages et des inconvénients de l'utilisation de tels gènes, en utilisant comme ligne de base la situation actuelle en l'absence de transgènes. Le problème le plus critique concerne plus particulièrement la recombinaison puisqu'elle produit des modifications durables, tandis que l'hétéro-encapsidation n'entraîne que des modifications transitoires. Il est crucial de déterminer si les génomes recombinants susceptibles d'être créés chez les plantes transgéniques peuvent être différents de ceux qui apparaissent naturellement chez les plantes non transgéniques, et s'ils présentent des propriétés biologiques nouvelles (agressivité, spectre d'hôtes, etc.).

La réponse aux questions relatives aux risques devrait logiquement faire partie d'une évaluation très large de l'ensemble des avantages et des inconvénients (écologiques, agronomiques, économiques, sociologiques, etc.) présentés par les gènes de résistance dérivés de génomes viraux. Une évaluation au cas par cas est alors indispensable. Par exemple, si des gènes naturels de résistance peuvent être introduits dans les variétés cultivées par croisement, il est possible de s'abstenir d'utiliser des transgènes. Par contre, dans le cas des pruniers et des abricotiers menacés par de nouvelles souches très agressives du virus de la sharka, ou dans celui des vignes également menacées par des maladies virales en France, (voir la contribution de Bernard Walter «Protection des cultures : que peut apporter la transgénèse ? Résistance au court-noué de la vigne»), il paraît nécessaire d'exploiter l'ensemble des moyens de lutte à disposition, dont la transgénèse fait partie. Dans ces cas là toutefois, la construction du transgène doit intégrer toutes les données déjà disponibles concernant les risques, de manière à les minimiser autant que faire se peut. Quoiqu'il en soit, si l'utilisation de cette technologie récente s'avère nécessaire pour assurer l'approvisionnement alimentaire de l'humanité, son rejet serait difficile à justifier. En conséquence, l'avis largement émis par les chercheurs concernés est de continuer à explorer les stratégies de création de résistance aux virus (éventuellement basées sur des gènes non viraux). Il existe également un consensus sur la nécessité d'approfondir nos connaissances des mécanismes impliqués, afin de minimiser les impacts négatifs potentiels.

TEPFER M., BALAZS E. Eds, 1997. Virus-resistant transgenic plants: potential ecological impact, INRA-Editions et Springer-Verlag.

TEPFER M., LECOQ H., JACQUEMOND M., 1998., Evaluation des risques écologiques potentiels associés à l'utilisation agronomique de plantes exprimant des gènes viraux. Virologie 2, 17-3.