Rapports entre Science et Société OGM : de quoi parle-t

03/12/11
Plantes transgéniques et risques
Rapports entre Science et Société
Flux de (trans)gènes dans les agroécosystèmes
L’inquiétude face aux OGM
Basé sur une présentation de Jane Lecomte
UMR8079
Ecologie, Systématique, Evolution
Ex :
Une du 2 septembre 1993
« L’évènement du Jeudi »
Une de « Libération » 1 novembre 1996
Alerte au soja fou
C. Allègre, Libération, 16 déc. 2003
« la France vit sous la dictature d’un stupide principe de précaution
« Cette technologie permet de faire ce
Pierre Tambourin,
Directeur général du Génopole
que la nature ne nous a pas permis de
faire jusqu’à maintenant et là commence
le vrai débat »
OGM : de quoi parle-t-on ?
Décret no 2007-357 du 19 mars 2007
Est OGM, tout organisme obtenu par des techniques de
recombinaison de l’acide nucléique impliquant la formation de
nouvelles combinaisons de matériel génétique par
l’insertion de molécules d’acide nucléique produites par
quelque moyen que ce soit, en dehors d’un organisme, dans
un virus, dans un plasmide bactérien ou dans tout autre
système vecteur, et leur incorporation dans un organisme
hôte dans lequel elles ne sont pas présentes à l’état naturel
mais dans lequel elles peuvent se multiplier de façon continue.
Différents types de plantes transgéniques
(…) on libère ceux qui saccagent les champs d’OGM (…) les
sectes, les diseurs de bonnes aventure prospèrent…Où va-t-on?
L’irrationnel s’installe dans les esprits»
Etapes de la transgénèse
Promoteur
Transgène
Promoteur 35S
Virus mosaïque chou-fleur
Marqueur de clonage
Marqueur de sélection
Terminateur
Résistance à antibiotique Résistance à antibiotique
+ promoteur bactérien
+ promoteur bactérien
Dix années d’introduction des PT
Source: Clive James, 2007
- Plantes tolérantes à un herbicide (HT)
ex: le colza Roundup Ready de Monsanto
- Plantes résistantes à des insectes
ex: le Maïs Bt de Syngenta
- Plantes résistantes à des stress
ex: Les tomates à pourrissement retardé, le riz thai ou basmati
nécessitant moins d’eau…
1
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Répartition par culture
Source: Clive James, 2007
Répartition par type de résistance
Source: Clive James, 2007
%OGM
Soja
Maïs
Coton
Colza
64%
24%
43%
20%
Mise en culture de plantes transgéniques
Une définition du risque
selon MacKenzie & Henry, 1990
Quel risque ?
Probabilité de réalisation
d’un évènement
(exposition)
Danger
(effet négatif)
Quand les données scientifiques manquent pour qualifier la hauteur ou la nature
du dommage
Application du principe de précaution
La précaution vise les risques hypothétiques, non encore confirmés
scientifiquement, mais dont la possibilité peut être identifiée à partir de
connaissances empiriques et scientifiques
Etapes du principe de précaution
1. 
2. 
3. 
Identification du risque
Evaluation du risque
Gestion du risque : élaborer et appliquer les
mesures correspondant aux risques
potentiellement avérés
Mise en culture de plantes transgéniques
1. 
Identification du risque
l 
l 
l 
l 
Socio-économiques
Sanitaires
Agronomiques
Écologiques
2
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Plantes GM tolérantes à un herbicide (HT)
Mise en culture de plantes transgéniques
1. 
Identification du risque
l 
l 
l 
l 
Risques agronomiques (1)
Risques de pollution/contamination
Pollen et graines
(Coexistence parcelles GM et nonGM)
Flux de gènes
Socio-économiques
Sanitaires
Agronomiques
Écologiques
Colza
Colza
GM
Colza
classique
Problèmes de pureté des
semences
Année suivante:
repousses HT
Problèmes de désherbage
en champ
Plantes GM tolérantes à un herbicide (HT)
Risques agronomiques (2)
Colza
Blé
Maïs
Plantes GM résistantes aux insectes
Risques agronomiques (3)
Maïs
Risques d’apparition d’adventices HT
- Par fondation de populations « férales »
- Par hybridation avec des
apparentées sauvages
Pollen
Forte pression de sélection sur génotypes résistants au Bt
Retour à la « case zéro »
Pollen et graines
Risques de report de la charge parasitaire sur les autres cultures
Colza GMHT
Champ
Pyrale
Risques d’apparition de résistance chez les Pyrales
Ravenelle
Colza hors-champ
GMHT
Roquette
Moutarde
Bordure de champ
non résistantes
Maïs
non
résistant
Maïs
non
résistant
Introduction
de Maïs Bt
Maïs
non
résistant
Maïs Bt
Problèmes de désherbage des bords de champs
Risques écologiques (1)
Pratiques culturales traditionnelles
Risques écologiques (2)
Culture standardisée
Modification des itinéraires techniques
De nouveaux herbicides pour les cultures
Homogénéisation des variétés cultivées
Impacts sur la qualité des sols et des eaux?
Perte de biodiversité cultivée
Invasion des milieux semi-naturels: « super mauvaises herbes »
Fuite du transgène
dans la nature
(hybridation, pop hors-champ)
- Avantage sélectif
(Résistances)
- Multiplication
- Dispersion
Risque
d’invasion
Impacts sur la faune et la flore
de l’agro-écosystème?
Perte de biodiversité
sauvage
3
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Etapes du principe de précaution
1. 
2. 
3. 
Comment évaluer les risques ?
Identification du risque
Evaluation du risque
Gestion du risque : élaborer et appliquer les
mesures correspondantes aux risques
potentiellement avérés
l 
L'observation de situations existantes
l 
L'expérimentation
– 
– 
l 
Comment évaluer les risques ?
l 
L'observation de situations existantes
l 
L'expérimentation
– 
– 
l 
En milieux fermés (serres/laboratoire)
En milieux ouverts (parcelles/jardin) expérimentaux
La modélisation
FSE (Farm Scale Evaluation)
Système considéré dans son ensemble
Système
sans PGM
En milieux fermés (serres/laboratoire)
En milieux ouverts (parcelles/jardin) expérimentaux)
La modélisation
Système
avec PGM
FSE (Farm Scale Evaluation)
Betterave
2. Résultats
Maïs
Culture conventionnelle
Colza
Culture PGM tolérant à l’herbicide
66 sites betterave
68 sites maïs
67 sites colza
Papillons
Abeilles
Hétéroptères
Araignées
Carabidés
Collemboles
1. Principe
Biodiversité
Rendement
Sols
Qualité
Plante + pratiques associées
Etude d’envergure à long terme
Multidisciplinaire
FSE (Farm Scale Evaluation)
3. Conclusions
l 
La culture de PGM a un effet sur la biodiversité
l 
Effets sur flore, effet sur insectes et oiseaux
l 
Effet résultant des différences de gestion et des herbicides utilisés
l 
PGM : bénéfique pour maïs, dommageable pour betterave et colza
l 
Effet indirect (herbicides utilisés) et non effet direct du transgène
Biomasse de la flore spont.
Biomasse des graines
Banque de graine
Flore sp. dans la culture s.
Gastéropodes
4
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Comment évaluer les risques ?
Démarche employée
Expérimentations
l 
L'observation de situations existantes
l 
L'expérimentation
– 
– 
l 
Modèles
(par ex de dispersion)
En milieux fermés (serres/laboratoire)
En milieux ouverts (parcelles/jardin) expérimentaux)
Compréhension
des processus,
Projections
La modélisation
Consignes de culture
Risque écologique ou agronomique
lié au flux de transgène
Une définition du risque
Gliddon d’après MacKenzie & Henry
Danger
Probabilité de réalisation
d’un évènement
(exposition)
Probabilité de réalisation
Probabilité d’un évènement
d’un évènement
Fréquence d’exposition
(1)
(exposition)
(1)
(effet négatif)
Danger
Coût
(effet négatif) (2)
(1) : mesure de la capacité du gène à s’échapper, introgresser et persister
(2) : impact sur l’écosystème ou sur le fonctionnement des filières
Les flux de gènes chez le colza
Flux de gènes
interspécifiques
Flux interspécifiques dans le cas du colza
colza
Plantes parentes et apparentées
Flux de gènes
intraspécifiques
pollen
Brassica oleacera
Groupe des choux
Brassica napus
Brassica rapa
Navette
Conséquences…
- Intégration du transgène dans espèces
voisines (transfert des résistances)
- Modification des communautés de
plantes de bordure
ANR (2008-2011)
Crucifères sauvages
apparentés au colza
Champ de colza
transgénique
Champ de colza
non transgénique
graines
Populations de
colza hors-champ
Raphanus raphanustrum
Ravenelle
Hischfeldia incana
Roquette batarde
Sinapis arvensis
Moutarde
Repousses de colza
dans les champs
5
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Les flux de (trans)gènes chez le colza
Que sait-on ?
l 
Le flux de gènes par le pollen
Flux efficace
Dispersion par le pollen vivant transporté par le vent
et les insectes
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Transport dans l’espace et viabilité
5000
1.E+00
1.E-01
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
1.E-08
exponential, Case 2
exponential, Case 1
l 
exponential power, Case 2
exponential power, Case 1
geometric, Case 2
geometric, Case 1
Champs
Transport
Dispersion par les graines
dans le temps (maintien)
et l’espace
Colza
Maïs
Tournesol Luzerne Carotte
Trèfle
Introgression, stabilité, expression du transgène
Recruitement
local
Banque
de
graines
La dispersion du pollen en milieu homogène:
Manips à l’échelle d’un ou deux champs
Persistance de la plante introgressée
La dispersion du pollen en milieu homogène:
Manips à l’échelle d’un ou deux champs
Colza résistant à l’herbicide
Colza résistant à l’herbicide
Colza sensible à l’herbicide
Colza sensible à l’herbicide
90 m
90 m
1
0.7
0.6
0.5
0.2
0.1
0.05
0.02
0.01
0.005
0.001
0.0005
0.0001
0
90 m
Unité d’Amélioration des Plantes. INRA Rennes.
Modélisation de la dispersion du pollen (colza)
Données expérimentales
Fonction géométrique
ou exponentielle
Des données sur la dispersion à longue distance
s’accumulent
400 m in (Scheffler et al., 1995),
550 m in (Hall et al., 2000),
800 m in (Beckie et al., 2003)
>1 km (Thompson et al., 1999 ; Ramsay et al., 2003)
3 km in (Rieger et al., 2002).
Passer à l’échelle du paysage et tester
si on peut extrapoler les fonctions estimées
en milieu homogène
Lavigne et al.1998
6
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Les flux de (trans)gènes chez le colza
Que sait-on ?
l 
Le flux de gènes par les graines
Flux efficace
Dispersion vers un site favorable
Dispersion par le pollen vivant transporté par le vent
et les insectes
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Germination
5000
1.E+00
1.E-01
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
Survie des plantules (compétition, prédation)
1.E-08
exponential, Case 2
exponential, Case 1
l 
Dispersion par les graines
dans le temps (maintien)
et l’espace
exponential power, Case 2
exponential power, Case 1
geometric, Case 2
geometric, Case 1
Champs
Transport
Reproduction de la plante
Recruitement
local
Le colza
Banque
de
graines
Dispersion des graines de colza
Approche intégrative de la dispersion des graines
g Modèles de flux de graines à l’échelle du paysage
Utiliser les données de génotypage pour estimer
la dispersion des graines
3 cm
Graines sans
adaptation
pour la
dispersion
Vecteurs de dispersion:
- Ballistique
Manque de données
Champ
- Vecteurs anthropogéniques (engins
agricoles, véhicules)
Population férale
- Vecteurs abiotiques (vent, eau)
Génotypage multi-annuel de populations et champs (microsats)
+ cartographie GPS
Etapes du principe de précaution
1. 
2. 
3. 
Identification du risque
Evaluation du risque
Gestion du risque : élaborer et appliquer les
mesures correspondantes aux risques
potentiellement avérés
Gérer les risques de contamination
•  En amont: limiter flux de gènes
- Isolement temporel
- Isolement spatial
Non-GM
Dist. mini
GM
Décalages de floraison
MAIS pb de persistance dans le sol
Zone tampon non récoltée
•  En aval: limiter les contaminations le long de la chaîne de production
Séparation des filières?
Nettoyage des matériels?
7
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Gérer l’impact sur faune et flore…
Gérer l’apparition de résistances…
Évaluation des capacités d’invasion des plantes GM
Limiter la pression de sélection
rS
SS
Maïs Bt
Parcelles de maïs
non résistant
(non récolté)
Zones « refuges »
Détermination des scénarios de gestion limitant l’impact
sur les communautés naturelles.
20 % aux US
MAIS mesure difficile à contrôler
SS
Evaluation FSE : Impact mais effet indirect lié à l’herbicide et nouvelles pratiques
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