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III/ Produire des plantes par biotechnologie.
1) Les biotechnologies, une façon de dépasser les limites de la sélection.
Petite histoire des découvertes en génétiques
2) La transgénèse!: produire des OGM
a) Exemple de l’enrichissement d’une espèce en caroténoïdes.

Production d’un OGM!: le riz doré (Sujet Type Bac)
La carence* en vitamine A affecte d'après l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) entre 100 et 200
millions d'enfants. Cette carence est responsable de graves troubles oculaires, de cécité infantile et du décès
de plus d'un million d'enfants chaque année. Or, les tentatives de diversification nutritionnelle ou de
suppléments en vitamines atteignent difficilement toutes les personnes concernées.
Des chercheurs ont donc travaillé sur l'enrichissement en vitamine A (ou en précurseurs de vitamine A) de
certains aliments de base dans certains régimes alimentaires. Ils ont ainsi mis au point un riz transgénique
appelé "riz doré".
* apport insuffisant voire manque
QUESTION :
On cherche à comprendre, en exploitant les données présentées dans les documents suivants, comment
les chercheurs ont mis au point un riz transgénique et quelles sont les conséquences de cette
transgénèse.
Cochez la proposition exacte pour chaque question sur la feuille annexe.
Document 1 : Particularités du riz doré.
Le bêta-carotène qui, une fois assimilé dans le corps humain se transforme en vitamine A, (question 1)
existe naturellement dans l’enveloppe du riz mais pas dans sa partie comestible c'est-à-dire l’albumen.
L'enveloppe du riz étant éliminée de manière à améliorer sa conservation, les grains consommés ne
contiennent plus de bêta-carotène.
Par l'introduction de trois gènes dans du riz, des chercheurs allemands ont réussi à restaurer dans
l’albumen une voie de biosynthèse du bêta-carotène à partir de son précurseur : le GPP. Le béta carotène
alors synthétisé colore les grains en jaune, d'où le surnom de "riz doré". Cependant les teneurs obtenues
jusqu'à présent ne fourniraient pas aux populations démunies en vitamine A, les quantités de béta-
carotène qui leur seraient nécessaires. Mais, les effets de carences plus ou moins prononcés pourraient être
sensiblement allégés (question 3).
Le génome du riz doré contient trois gènes codant la synthèse d’enzymes impliquées dans la chaine de
biosynthèse du béta carotène à partir du GPP à savoir (question 2) :
- deux gènes de jonquille qui permettent la fabrication des enzymes 1 et 2 ;
- un gène de bactérie qui permet la fabrication de l’enzyme 3.
La chaine de biosynthèse du béta carotène
GPP  Produit intermédiaire A  Produit intermédiaire B  Bêta-Carotène
Enzyme 1 Enzyme 2 Enzyme 3

Méthode de Transgénèse!:
http://svtlouisarmand.free.fr/public/animations_flash/plante_transgenique.swf
Document 2 : Incertitudes scientifiques autour du riz doré.
Le GPP, naturellement présent dans le riz, permet à la cellule de fabriquer un certain nombre de molécules
dont la vitamine E, des chlorophylles, et de l’acide gibbérellique (substance favorisant la croissance
végétale). La fraction du GPP, qui dans le riz doré sera utilisée pour fabriquer du béta carotène, ne sera
plus disponible pour la synthèse des autres molécules dont il est également le précurseur. Autrement dit, il
est probable que le riz doré, qui fabrique du bêta-carotène, fabrique moins de vitamine E, et que les
rendements obtenus avec ce riz transgénique soient nettement diminués (question 4) en raison d’une
synthèse amoindrie de chlorophylles et d’acide gibbérellique.
Question 1. Le bêta- carotène contenu notamment dans le riz doré …
1. Permet de pallier les carences en GPP
2. Empêche la synthèse de la vitamine E de l'individu qui l'ingère
3. Permet de pallier à 100% les carences en vitamines A
4. Se transforme en vitamine A chez la personne qui ingère le riz doré
Question 2. Le riz doré est issu d’une transgénèse de 3 gènes codant pour la synthèse…
1. De la vitamine A du riz dans le génome d'une bactérie.
2. Des enzymes permettant la production du béta-carotène.
3. De la vitamine A d’une jonquille dans le génome du riz.
4. Des enzymes activant la voie de la biosynthèse de la vitamine A.
Question 3. La fabrication du riz doré transgénique a été faite pour …
1. Pallier les problèmes liés à l’utilisation de pesticides
2. Améliorer le rendement des rizicultures pour nourrir certaines populations
humaines
3. Diminuer les effets d’une carence alimentaire touchant certaines populations
humaines
4. Eviter l’apport massif d’engrais dans les cultures
Question 4. D’après certains scientifiques, la modification génétique du riz aboutissant à
des plants de riz doré pourrait entraîner une production…
1. Moindre du fait d’un rendement végétal diminué.
2. Acrue de vitamine E par la plante.
3. De plantes plus riches en pigments chlorophylliens.
4. De plantes plus résistantes aux parasites.
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b) La technique.
Le génie génétique désigne l'ensemble des techniques permettant d'introduire et de faire exprimer
dans un organisme vivant un ou des gènes provenant de n'importe quel autre organisme. Les organismes
ainsi obtenus sont dits Organismes Génétiquement Modifiés (OGM).
On distingue les techniques de biologie moléculaire qui permettent de préparer les séquences
d'ADN qui seront introduites, on parle de construction génétique,
Et les techniques de transgénèse qui permettent de transférer le gène.
!
Plusieurs découvertes scientifiques ont
permis d'aboutir à l'obtention de la
première plante transgénique en 1983
(tabac résistant à la mosaïque du tabac
(virus).
La compréhension des mécanismes
responsables de la galle du collet
(«!tumeur!» située à la base de la tige),
maladie connue depuis l'Antiquité, a
permis la mise en évidence d'un transfert
génétique naturel. Elle est à l'origine des
techniques de transformation génétique
utilisées aujourd'hui grâce notamment à
Agrobactérium tuméfaciens

NB!: voir le chapitre «!transfert horizontal de gènes!»
Le plasmide (chromosome
circulaire des bactéries)
d’Agrobactérium possèdent 2
gènes provoquant la synthèse
- D’opines qui attirent les
bactéries (amélioration du
métabolisme de la bactérie)
- D’auxines, facteurs de
croissance qui favorisent la
multiplication des cellules
tumeur.
Réalisation du «!transgène!»!: utilisation des
techniques de biologie moléculaire permettant une
construction génétique
- Identification, isolement,
multiplication, réassociation des
gènes sélectionnés (ici G1, GS)
- Intégration dans le plasmide (
vecteur)
Inoculation!: contamination volontaire du sol de
culture avec les bactéries modifiées.
Récupération des cals transgéniques!: «!galles!»
constituées de cellules génétiquement modifiées par
le transfert des gènes sélectionnés via le plasmide de
la bactérie.
Culture des cals transgéniques!: les cals placés dans
des conditions de culture favorables va pouvoir
régénerer une plantule qui possède les caractères
recherchés. Plante OGM
!La transgénèse permet d'apporter des solutions à des problèmes très variés. Ils touchent aussi bien
l'agronomie, l'amélioration des qualités alimentaires, la santé, l'industrie ou l'environnement.

!NB la production des OGM soulève depuis leur apparition des débats passionnés hélas souvent plus fondés sur des
opinions que sur des arguments (dans les 2 sens!!). Quels que soient nos engagements, nos modes de vie et nos
sensibilités, en temps que scientifiques, nous nous devons de rester rigoureux et factuels. Un collectif de scientifiques
du CNRS, en réponse au traitement médiatique d’une étude qui aurait démontré les effets nefastes d’un maïs
transgénique, demande que soit enfin menée une étude indépendante, raisonnée et correctement subventionnée sur les
risques biologiques liés à l’utilisation des OGM
http://www.lemonde.fr/idees/article/2012/09/27/pour-un-debat-raisonne-sur-les-ogm_1766673_3232.html
Mais le volet économique de ce débat doit aussi être mené, il conduit à s’interroger sur le brevetage du vivant,
l’hégémonie de certains semenciers et la gestion spéculative des enjeux alimentaires de notre planète.
http://www.arte.tv/fr/le-monde-selon-monsanto/1912794.html
http://www.lemonde.fr/planete/article/2012/02/16/monsanto-un-demi-siecle-de-scandales-
sanitaires_1643081_3244.html
IV!: Une perte de diversité génétique
Les variations de la diversité génétique
chez 8 espèces de plantes cultivées à
l’échelle mondiale
- Perte majeure de diversité génétique
lors de la domestication
- Le remplacement des variétés de pays
par les cultivars modernes qui intervient
à des époques différentes selon les
régions du monde,
- La «révolution verte» : période
d’intensification de l’agriculture dans les
années 60 (engrais et pesticides de
synthèse, mécanisation, irrigation) en
association avec l’utilisation de variétés
sélectionnées pour de hauts rendements
dans ces conditions intensives.
La perte de biodiversité liée à la sélection puis à l’amélioration biotechnologique des plantes a pu
provoquer des tragédies humaines. Aujourd’hui des plans internationaux visent à retrouver les plantes
sauvages à l’origine des plantes cultivées, à créer des banques de semences et à favoriser la diversité des
cultures.
Exemple de la grande famine en Irlande (1845-1848) ou quand un champignon boulverse l’histoire du
monde, de la guerre d’Irlande à J.F.K…
- 1,5 million d'Irlandais décèdent et plus d’1 million émigrent entre 1845 et 1850.
- Principales causes :
*monoculture de la pomme de terre associée à un faible choix variétal ;
*venue d'Europe continentale du mildiou, un champignon appelé Phytophtora infestans, allié à l'humidité
du climat, provoqua une forte chute, de l'ordre de 40 %, de la production de pomme de terre en 1845.
Exemple de la crise du phylloxéra ou quand un puceron pousse les viticulteurs ruinés du sud de la France
de l’autre côté de la méditerranée, coûte plus cher à la France que la guerre de 1870 la France et remplace
nos vignes par des vignes américains.
Le Phylloxera est un puceron qui attaque les racines de la vigne. Inconnu en France jusqu'en 1868 il fut
responsable après cette date d'épouvantables dégâts sur les vignobles et ramena en quelques années la
production française de vin à la moitié ou au tiers de sa valeur annuelle normale. Cet effondrement dura
quinze ans. Il détermina une crise économique majeure dans le Midi de la France. Nos voisins italiens et
espagnols furent aussi sévèrement touchés.
http://www.stleger.info/les72StLeger/region9/86a.phylloxera.htm
Puls légèrement!:
«!Sauvons les carottes!»!!!!!!: http://www.gnis.fr/index/action/page/id/857