EVALUATION DE L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL : Evaluation des potentialités de transfert de l’ADN des plantes transgéniques vers les bactéries du sol

ENVIRONMENT IMPACT STUDIES: An evaluation of the possibility of transferring DNA from GM crops to soil bacteria

Laboratoire d’écologie microbienne du sol, UMR CNRS 5557, Université Claude-Bernard Lyon-I, 43, bd du 11-Novembre-1918, 69622 Villeurbanne Cedex, France

Résumé

Les bactéries se caractérisent par leurs stratégies évolutives multiples incluant mutations ponctuelles, remaniements endogènes par déplacements de séquences d’insertion ou de transposons, délétions ou amplifications de larges régions d’ADN et acquisition de nouveaux gènes par transfert horizontal d’informations génétiques. Les récentes et toutes premières analyses conduites sur les données des quelques génomes bactériens totalement séquencés indiquent le rôle tout à fait fondamental qu’ont pu jouer les transferts latéraux de gènes dans l’évolution bactérienne [1-3]. Nombre de travaux sont aujourd’hui conduits afin d’élucider le rôle des trois mécanismes de transfert (conjugaison, transformation et transduction) dans l’évolution et l’adaptation des bactéries aux conditions changeantes de leur environnement. En particulier, l’accroissement inquiétant de la proportion de germes résistants aux antibiotiques serait le fait de la dispersion de plasmides porteurs des gènes de résistance parmi la microflore pathogène ? Dans ces cisconstances, la question de savoir si les plantes transgéniques, très souvent pourvues de tels gènes, pourraient constituer un facteur aggravant la dissémination d’éléments menaçant potentiellement la santé humaine est donc totalement justifiée. Tout au long de l’évolution, la nature a cependant établi un certain nombre de filtres moléculaires afin de limiter les flux de gènes, notamment entre organismes phylétiquement très éloignés. La caractéristique des plantes transgéniques tient à ce que certains des gènes des transgènes, et en particulier ceux conférant la résistance aux antibiotiques, ont une origine procaryotique susceptible de leur permettre de contourner les barrières moléculaires. Cependant, d’autres facteurs environnementaux, biotiques et abiotiques vont intervenir pour favoriser ou au contraire limiter les échanges de gènes entre plantes et micro-organismes. Parmi les trois mécanismes précédemment cités, seule la transformation génétique est en mesure d’assurer le transfert d’ADN entre plantes et bactéries [4]. Celle-ci se caractérise par l’acquisition d’ADN extracellulaire par une cellule bactérienne en état de compétence. En conditions naturelles, la réalisation d’un tel processus requiert donc successivement la libération d’ADN par la plante et la persistance de ces molécules dans un environnement hostile jusqu’au contact avec des cellules bactériennes non seulement génétiquement adaptées pour la transformation mais physiologiquement dans un stade de compétence. Enfin, l’ADN ayant pénétré une cellule bactérienne ne s’y maintiendra que si les séquences qu’il porte et les mécanismes de la cellule hôte lui permettent de s’intégrer dans le génome ou, éventuellement, de se répliquer de façon autonome.

Abstract

According to recent analyses of complete genome sequences horizontal gene transfers have played a fundamental role in bacterial evolution. Nowadays, this is efficiency of bacteria in picking up genes of surrounding organisms that rises concerns about a potential dissemination of genes from transgenic plants to soil bacteria. The only mechanism which could be involved for such gene exchanges is natural transformation which requires the successive occurrence of several steps, including release of plant DNA, persistence of DNA in the environment, presence of transformable bacteria and internalization of the sequences in the new host. The data I present in this paper indicate that transformation-mediated gene transfers could occur in the environment and in the case of transgenic plants are more likely to involve the prokaryotic sequences of the transgene than the remaining of the genome. However, soil bacteria use to exchange genes by conjugation at frequencies several orders of magnitude higher than those resulting from a transfer from plants. One can thus assess that ecological consequences of interkingdom transfers of plant genes, naturally present in soil bacteria and which do not modify the fitness of the recipient microorganism would remain negligible.