Gènes et comportement social

Les comportements sociaux font-ils partie de l’inné ou de l’acquis ? Autrement dit sont t-ils inscrits dans le génome ou tiennent-ils de l’environnement social auquel appartient l’individu ?
On découvre peu à peu que les informations provenant de l’environnement social sont à l’origine de l’activité de certains gènes du cerveau qui induisent des modifications dans celui-ci et par la même agissent sur le comportement. Réciproquement des signaux d’origine sociale peuvent entraîner des modifications « épigénétiques » du génome.
La revue Science consacre dans son numéro du 5 novembre 2008 cinq articles (qui sont des revues bibliographiques) aux relations entre les gènes et le comportement social. Intéressons nous aujourd’hui au premier vecteur : influences sociales et expression des gènes intervenant sur le cerveau.
Le schéma est le suivant : une information sociale est émise à dans un groupe d’individus ; elle est transportée jusqu’au cerveau de chaque individu par les circuits neuronaux appropriés ; dans les cellules du cerveau certains gènes vont être activés induisant l’allumage d’un réseau neuronal ; une réponse au signal social va se former.
Ce trajet à été mis en évidence chez des espèces animales vivant en société comme les oiseaux chanteurs (pinsons zébrés notamment). Ces derniers reconnaissent et discriminent les individus de leur groupe selon leurs vocalises. Par exemple le chant d’un mâle extérieur au groupe induit chez le mâle appartenant au groupe l’expression d’un gène (egr1) qui code pour un facteur de transcription dans la région du cerveau dédiée à l’ouïe. Ce facteur de transcription active ou inhibe en cascade d’autres gènes et peut ainsi induire la synthèse d’hormones qui vont déterminer la réponse sociale de l’individu : neutralité, agressivité, dominance etc.
Il existe donc un lien entre le signal social et le génome des individus.

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6 Conclusions.

Je voudrais donner quelques chiffres pour que vous ayez une idée de l’importance des cultures O.G.M. (essentiellement les deux O.G.M. dont je vous ai parlé plus haut). Les USA cultivent 58 millions d’hectares, l’Argentine 19 millions, le Brésil 15 millions, le Canada 7 millions, l’Inde 6 millions et la Chine 4 millions. Au total, pour ces 6 pays, plus de 100 millions d’hectares sont affectés aux O.G.M. La culture des O.G.M. n’est donc plus une culture confidentielle. La France peut-elle rester à l’écart de cette évolution ?
Nous ne sommes plus à l’abri des risques de pénétration des produits contenant des O.G.M. pour l’alimentation de nos animaux et de nous même.
Pour la culture des O.G.M. nous avons vu qu’il y avait des éléments positifs et des éléments négatifs. Je pense que le point le plus négatif est le risque de passage du gène nouveau chez des espèces sauvages génétiquement proches de la plante transformée. Ces risques sont cependant très faibles du fait des barrières de croisements interspécifiques, mais ils méritent une étude sérieuse.
Pour les deux O.G.M. dont nous venons de parler, l’autorisation de mise en culture devrait être accordée au maïs résistant à la pyrale pour lequel aucun risque de diffusion du gène n’est possible dans nos pays où il n’existe aucune espèce génétiquement proche du maïs.
Le maïs résistant au RoundupR me parait à la fois trop favoriser les obtenteurs de l’O.G.M. et les fabricants de l’herbicide ; ils soumettent les agriculteurs à une dépendance technique presque exclusive. Par ailleurs les risques de diffusion du gène ne sont pas négligeables pour les espèces autres que le maïs et n’ont pas été bien évalués à ma connaissance.
Tout nouvel O.G.M. devra faire l’objet d’une étude poussée quant aux risques que peut encourir l’utilisateur et l’environnement. L’autorisation de mise en culture d’un O.G.M. doit être donnée au cas par cas après que leur évaluation ait été bien faite.

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5 Les bénéfices pour l’environnement.

- 5 1 Réduction de l’impact environnemental de l’utilisation des pesticides.

Les plantes transgénique résistantes à un insecte ou tolérantes à un herbicide peuvent entraîner une réduction importante de l’utilisation d’insecticides ou d’herbicides dangereux pour l’environnement.
L’utilisation chez le maïs, le coton, le soja, de variétés transformées par le gène de Bacillus turingiensis et donc résistantes à certains lépidoptères à permis de réduire significativement l’emploi des insecticides sur ces cultures. La fréquence des traitements a, elle aussi, été diminuée. La plupart des pays émergents ont adopté ces variétés ce qui leur permettait des économies sur l’achat d’insecticides.
L’utilisation chez le maïs, le coton, le soja, la betterave à sucre de variétés transformées par le gène CP4 leur donnant une tolérance au RoundupR à fait baisser fortement l’utilisation d’herbicides traditionnels tels que l’atrazine à forte rémanence dans le sol. En revanche l’utilisation du RoundupR a cru de manière exponentielle. Ainsi alors que les agriculteurs américains utilisaient 4,5 millions de kilogrammes de RoundupR en 1995, ils en utilisent 10 fois plus maintenant.

Il y a un avantage pour la conservation des sols d’utiliser un O.G.M. résistant au RoundupR. En effet ceux-ci évitent l’emploi d’herbicides de pré-émergence qui sont enfouis dans le sol ; ils sont remplacés par le RoundupR herbicide de post émergence. Ceci évite un labour d’enfouissement de l’herbicide. Le labour favorise l’érosion, les pertes d’eau et de matière organique et produit du CO2 ce qui aggrave le bilan carbone.

- 5 2 Accroissement des récoltes.

Les variétés O.G.M. qui nous intéressent ne sont pas, du fait de leur transformation, plus productives que les variétés non O.G.M., dans certains cas même elles le sont moins. Cependant lorsque, grâce à l’utilisation d’un O.G.M. résistant au RoundupR, on peut appliquer l’herbicide sans crainte, il n’y aura plus sur le champ que l’O.G.M. résistant qui, non concurrencé par les mauvaises herbes, va exprimer au maximum ses capacités de production. Ceci explique leurs meilleurs rendements et donc leur succès.

(A suivre)

« Global Population Speak Out »

Pendant tout le mois de février un groupe international de scientifiques de 24 pays tente, dans une action intitulée « Global Population Speak Out » (voir http://gpso.wordpress.com), de convaincre les médias sur l’importance de lever le tabou qui bloque toute discussion sur la croissance de la population humaine et ses effets négatifs sur l’environnement. J’ai participé modestement à cette action (voir lettre du lundi 9 février de mon blog).
Si vous n’êtes pas convaincu de l’importance de ce problème, vous pourrez en prendre conscience en lisant le livre :

« Environnement l’Hypothèque Démographique »

Ce livre, qui est à l’origine de ce blog, vous apprendra beaucoup sur l’environnement et vous montrera la liaison majeure qui existe entre la croissance de la population humaine et la dégradation de l’environnement.

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4 Les risques pour l’environnement.

Nous avons fait connaissance avec les deux O.G.M. très différents par leur intérêt cultural, ils vont nous servir à illustrer cette partie de notre exposé.

- 4 1 Risques de dispersion

Lorsqu’une espèce non indigène est introduite elle peut du fait de non antagonisme devenir invasive. Une espèce transgénique ou ses hybrides peuvent-ils se répandre dans le milieu naturel ?
On a montré, expérimentalement qu’une plante transgénique peut s’hybrider avec une espèce voisine, c’est le début de la possibilité de dispersion du nouveau gène qu’elle possède cependant la persistance du nouveau gène dépend de la fertilité de l’hybride interspécifique qui s’est formé. Cette fertilité est liée à la proximité génétique des deux espèces. S’il existe une espèce sauvage proche de l’espèce transformée le gène peut s’établir dans celle-ci ; s’il n’y a pas d’espèce génétiquement proche, le risque est nul.
Si l’on s’intéresse au maïs O.G.M. résistant à la pyrale par exemple, le maïs n’ayant pas dans nos pays européens d’espèce voisine il n’y a pas de risque de dispersion du nouveau gène (ce risque de dispersion est présent au Mexique d’où est issu le maïs et où l’on trouve des espèces apparentées) en revanche le colza résistant au RoundupR est susceptible de transmettre le gène à la navette qui est présente dans les champs. Cette espèce sauvage pourrait à son tour devenir résistante à l’herbicide ce qui deviendrait un problème pour les cultures.
Les risques de transgression d’un gène présent dans un O.G.M. vers une espèce sauvage voisine existent, mais l’étude expérimentale des conséquences de la transgression est très difficile car elle doit se développer dans un espace indéterminé et dans un temps lui aussi indéterminé.

- 4 2 Effets négatifs directs sur des organismes non ciblés

Une plante transformée pour produire un pesticide comme les maïs résistant à la pyrale peut-elle tuer des espèces autres que la pyrale ?
La toxine de Bacillus thuringiensis affecte les lépidoptères. En laboratoire on a mis en évidence une sensibilité des larves du papillon monarche si on leur donnait pour nourriture du pollen de maïs transformé. Dans la nature cette situation n’a pas été observée, les larves de ce papillon ne sont d’ailleurs pas parasites du maïs.
De toute façon, l’utilisation intensive des pesticides, telle qu’elle est pratiquée aujourd’hui, est trop peu sélective pour que les dégâts qu’ils provoquent ne soient pas bien plus graves.

- 4 3 Effets négatifs indirects

Ceci concerne les O.G.M. tolérants au RoundupR. En contrôlant de manière presque totale la croissance des mauvaises herbes dans une culture, on prive de nourriture les espèces animales sauvages inféodées au milieu proche du sol ce qui va nuire à la biodiversité.
Chez les maïs O.G.M. résistants à la pyrale, on s’est intéressé à la survie de prédateurs qui se nourrissaient de proies ayant ingéré les plants génétiquement transformées sans que l’on ait pu mettre en évidence une mortalité accrue chez ces prédateurs.

(A suivre)

Cette lettre a été adressée la semaine dernière à trois quotidiens importants : Le Monde, Le Figaro, Sud-Ouest.

« Monsieur le Rédacteur en Chef


Je fais partie d’un groupe de scientifiques (http://gpso.wordpress.com), répartis dans 24 Pays, qui s’est engagé à convaincre les médias de faire cesser le tabou qui s’oppose à toute discussion relative aux problèmes posés par la taille et la croissance de la population humaine en relation notamment avec la dégradation de l’environnement. Nous maintenons ce tabou à notre péril et à celui de millions d’autres espèces.
La surpopulation est étroitement liée à toutes les formes de dégradation de l’environnement dont nous prenons conscience maintenant : disparition d’espèces, modifications du climat, pollutions, désertifications, diminution des réserves aquatiques, déforestations etc., or la croissance démographique mondiale est préoccupante. Rappelons quelques chiffres, ils sont éloquents. Il a fallu attendre longtemps pour que la population humaine franchisse le cap du milliard d’individus. C’était en 1800. Cent ans après environ, en 1930, nous étions deux milliards. Tout s’est accéléré ensuite : en 30 ans le troisième milliard a été atteint, 15 ans après le quatrième. Nous sommes actuellement six milliards sept cent millions d’êtres humains avec, en projection, deux milliards supplémentaire d’ici 2050.
Pour nourrir ces deux milliards supplémentaires on estime qu’il faudra augmenter les surfaces agricoles de 18%. Faire de l’agriculture c’est « affecter un espace à une espèce animale ou végétale utile à l’homme et exclure de cet espace toute autre espèce concurrente » à cet effet d’exclusion il faut ajouter toutes les pollutions liées aux pratiques agricoles. Il faudra aussi loger cette population c'est-à-dire recouvrir d’importantes surfaces nouvelles avec des matériaux inertes incompatibles avec la vie qui y préexistait. Il faudra développer les voies de transport et de communication, les échanges, les industries, les moyens d’élimination des déchets, il faudra accroître la fourniture d’énergie.
Il est illusoire de penser qu’en réduisant notre consommation (même s’il est bon de le faire) nous arriverons à corriger les excès dus à la croissance ininterrompue de la population humaine ; personne ne peut réduire ses besoins organiques à zéro, il faut pour cela ne pas exister.
Il est temps de réfléchir à ces problèmes démographiques et de préparer l’opinion à une perception nouvelle de leur évolution.
Le problème de la limitation des naissances est difficile dans les pays en voie de développement où de grossières erreurs ont été commises dans le passé. Mais les erreurs doivent être utiles pour progresser.
Il faudra dans ces pays, par recours aux médias sans doute, mieux y éduquer les femmes en exposant de nouvelles options concernant la taille des familles ; il faudra mieux protéger l’enfance pour qu’une forte mortalité ne soit plus la justification des familles nombreuses ; il faudra enfin rendre les moyens de contraception facilement accessibles à tous.
Le projet d’aboutir rapidement à un pallier de croissance de la population humaine et, par la suite, à sa décroissance est une option dont dépend l’avenir de notre espèce et du reste du monde vivant.
En espérant que vous voudrez vous intéresser au sujet que je vous expose et que, convaincu de son importance, vous voudrez bien nous aider à en faire prendre conscience (en publiant cette lettre par exemple), veuillez agréer, Monsieur le Rédacteur en Chef etc. »

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3 Risques de toxicité pour les animaux et les hommes.

Un O.G.M. est un individu qui synthétise dans toutes ses cellules une protéine supplémentaire inexistante chez l’individu non transformé. Dans le cas qui nous intéresse l’O.G.M. est une plante dont diverses parties peuvent servir de nourriture aux animaux et aux hommes.
Une protéine injectée directement dans la circulation sanguine peut-être très dangereuse. C’est le cas des venins de serpents qui peuvent être mortels et qui contiennent un cocktail de protéines.
Ingérées par voie alimentaire les protéines sont peu ou pas dangereuses car elles vont être dégradées par les sucs digestifs. Dans quelques cas seulement elles peuvent être source d’allergies.
Les O.G.M. actuellement en culture tels que le maïs résistant à la pyrale ou les O.G.M. résistants au RoundupR n’ont été autorisés à la vente qu’après des tests d’innocuité faits à la fois par l’obtenteur mais aussi par l’organisme qui contrôle les produits alimentaires aux U.S.A. où ils ne peuvent être mis en marché qu’avec l’autorisation de l’U.S. Food and Drug Administration. Ces formalités ont été nécessairement remplies ; l’obtenteur n’a pas intérêt à mettre sur le marché des O.G.M. qui pourraient être dangereux pour les animaux et les hommes. Une erreur de ce type peut-être fatale à la renommée de l’entreprise qui la commet.
Reste l’innocuité sur le long terme qu’il est évidemment difficile de détecter. Les deux O.G.M. végétaux actuellement les plus cultivés dans le monde le sont depuis 10 ans au moins. Pour le moment il ne semble pas qu’il y ait eu un cas déclaré de toxicité.
(A suivre)

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2 La construction d’un O.G.M.

C’est une construction artificielle qui se fait en laboratoire. Je n’entrerai pas dans le détail de cette construction. Je me contenterai pour les végétaux d’en donner les lignes principales.
Celle-ci met en œuvre deux espèces vivantes : un donneur et un receveur.
Le donneur va fournir le gène qui nous intéresse, le receveur va l’intégrer dans sa molécule d’ADN où ce gène pourra fonctionner comme tous les autres et notamment être transmis par reproduction sexuée.
Je vais prendre un cas concret celui de la résistance du maïs à la pyrale. On savait qu’une bactérie Bacillus Thuringiensis produisait une protéine capable de tuer les chenilles de certains lépidoptères et notamment celles de la pyrale du maïs. On avait utilisé d’ailleurs des pulvérisations de spores de cette bactérie pour lutter biologiquement contre ces insectes. L’idée était donc de prendre le gène de la bactérie qui est à l’origine de cette protéine toxique et de l’insérer dans l’ADN du maïs où elle va fonctionner et fabriquer dans chaque cellule une protéine toxique pour les chenilles de pyrale.
L’opération est complexe, je n’entrerai pas dans le détail, j’en énumèrerai seulement les étapes :
1 On identifie chez le bacille Bacillus Thuringiensis le gène (c. à d. le fragment d’ADN) qui code pour la protéine toxique.
2 Le gène est isolé et inséré dans un plasmide qui est une molécule d’ADN circulaire présent chez les bactéries et notamment l’Agrobactérium tuméfasciens agent de la galle en couronne (crown gall) chez les plantes.
3 Le plasmide transformé est replacé dans une bactérie porteuse ici l’Agrobactérium tuméfasciens.
4 On infecte une culture cellulaire d’une variété de maïs avec la bactérie porteuse qui injecte le plasmide dans les cellules de maïs.
5 Le plasmide s’insère dans l’ADN de certaines cellules
6 On régénère des plants de maïs à partir de la culture cellulaire infectée.
7 On teste les plants de maïs régénérés pour voir s’ils ont intégré le gène et si celui-ci fonctionne.

Le processus a été le même pour la création des O.G.M. résistants au Glyphosate ou RoundupR. En 1970 un chimiste de Monsanto découvrait que le Glyphosate est un herbicide capable de détruire une très grande diversité de plantes lorsqu’il est déposé sur les jeunes feuilles de leur semis. Plus tard des chercheurs ont montré qu’il empêche le fonctionnement d’une enzyme essentielle des plantes dite EPSPS, enzyme à l’origine de la synthèse de trois acides aminés aromatiques indispensables. Ce Glyphosate a d’autres propriétés remarquables : il n’est ni toxique pour les insectes ni pour les animaux car ces groupes d’espèces ne possèdent pas l’enzyme de synthèse des acides aminés aromatiques. L’herbicide n’est pas soluble dans l’eau et donc il ne percole pas dans le sol, il se fixe sur les particules du sol et se dégrade en peu de temps.
Devant les aptitudes remarquables de cette molécule l’idée est venue de créer des variétés agricoles résistantes à cet herbicide. Un traitement au Glyphosate permettant ainsi d’éliminer toutes les mauvaises herbes de la culture tout en préservant la variété agricole résistante.
On a découvert chez une bactérie un gène appelé CP4 qui était capable de synthétiser les acides aminés aromatiques par une autre voie que celle de l’enzyme EPSPS, on s’est donc mis au travail pour créer des variétés agricoles O.G.M. contenant le gène CP4 qui leur donnait la résistance au Glyphosate. En 1996 Monsanto et d’autres sociétés ont introduit des variétés de coton, maïs, betterave à sucre, de colza, résistantes au Glyphosate et l’utilisation de celles-ci et du Glyphosate ont cru de manière exponentielle.
Vous venez d’apprendre ce que recèlent les deux principaux O.G.M. actuellement les plus cultivés. Je dois rappeler cependant que la fabrication d’un O.G.M. nécessite un savoir faire et une connaissance poussée en biologie moléculaire. Les sociétés qui se lancent dans cette voie ont dépensé beaucoup et veulent un retour d’investissement conséquent.
Nous allons voir, maintenant, quels sont les risques et bénéfices de l’utilisation des variétés O.G.M.
(A suivre)

Les Organismes Génétiquement Modifiés (O.G.M.)

C’est exposé se divisera en cinq parties : rappel de quelques connaissances en biologie, la construction des O.G.M., les risques pour la santé humaine et animale, les risques pour l’environnement, les bénéfices. Il se terminera par une réflexion sur l’aptitude à adopter vis-à-vis des O.G.M.

1 Rappel de quelques connaissances en biologie.

Tout être vivant est constitué de cellules. Une cellule comprend un cytoplasme et un noyau. Une membrane sépare le cytoplasme du milieu extérieur, une autre membrane isole le noyau dans le cytoplasme. Ces membranes ne sont pas étanches, elles sont munies d’une multitude de pores qui permettent des échanges entre les compartiments.
Ce qui nous intéresse dans le noyau ce sont les chromosomes porteurs du message génétique et dans le cytoplasme les ribosomes agents de la traduction du message.
A l’échelle microscopique intéressons nous aux chromosomes. Ce sont des bâtonnets, en nombre constant pour chaque espèce (ainsi l’homme possède 46 chromosomes), associables deux à deux car l’un des constituants du couple vient du père l’autre de la mère. Ces chromosomes constituent un emballage pour une molécule dont tout le monde a entendu parler : l’Acide Désoxyribonucléique ou ADN.
L’ADN est une molécule linéaire dont la meilleure image est donnée par une échelle enroulée en hélice, et dont les barreaux sont formés par quatre molécules complémentaires deux à deux : l’Adénine et la Thymine, la Cytosine et la Guanine.
Ces quatre molécules constituent les lettres (A,T,C,G) du code génétique et l’échelle constitue une double copie du texte dont la lecture est à l’origine de la construction de tout individu.
Ce code est transcrit en une molécule presque identique (une seule copie du texte, Thymine remplacée par Uracile) à l’ADN de départ : l’Acide Ribonucléique ou ARN messager qui migre dans le cytoplasme où il est traduit grâce aux ribosomes qui sont les machines de la traduction.
Trois lettres successives de l’ARN messager codent pour l’un des vingt acides aminés qui entrent dans la constitution des protéines. A la sortie du ribosome se forme une chaine d’acides aminés issue de la traduction du message. Une fois libre cette chaine va s’enrouler et acquérir la structure tertiaire d’une protéine.
En somme, l’ADN contenu dans les chromosomes permet, dans la cellule, la synthèse des protéines.
Qu’est-ce qu’un gène ? C’est un fragment d’ADN possédant un signal de début et de fin de lecture, et dont le décryptage est cohérent, en ce sens qu’il va permettre la synthèse d’une protéine, toujours la même.
Il faut retenir tout simplement qu’un gène donne une protéine.
Il existe deux types de protéines : les protéines fibreuses qui entrent dans l’architecture des individus comme les muscles, et les protéines globuleuses qui sont les enzymes. Les enzymes sont impliquées en tant que catalyseurs dans toutes les réactions métaboliques de l’individu.
Le code génétique permettant la synthèse des protéines a donc un rôle fondamental dans la mise en place de la structure d’un individu et dans son fonctionnement
(A suivre).

Pollutions industrielles

Nous craignons les pollutions parce qu’elles peuvent nous affecter en premier ; en fait elles affectent plus gravement le reste du monde vivant. Les preuves en sont la disparition continue de nombreuses espèces ce qui n’est pas le cas de la notre qui, elle, continue son expansion.
La première pollution industrielle provient de l’acquisition de la matière première. Celle-ci (essentiellement constituée par des éléments chimiques : fer, cuivre, plomb, etc…), est concentrée en certains points de la croûte terrestre où les conditions locales ont permis son accumulation.
Le secteur primaire de l’activité humaine extrait et purifie ces éléments chimiques, puis l’usage les disperse sur toute la planète. Ceux qui étaient dangereux comme les métaux lourds et qui étaient localisés et inertes dans leur gangue minière vont alors côtoyer le monde vivant. Ce désordre (on dirait en physique : cette entropie croissante) lié à l’industrie humaine, est une cause majeure de la destruction des espèces fragiles.