Couper un gène, le coller dans un plasmide, le transférer : comment on fabrique un OGM, et ce qu’on peut en attendre.
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Le génie génétique et les OGM
Module IV : La biotechnologieCatégorie d’actions : Amélioration de la production végétale et animaleClasse : 2nde C
💡 Idée principale : le génie génétique est l’ensemble des techniques qui permettent de transférer un gène d’un être vivant (donneur) dans un autre (receveur). On identifie et on isole le gène d’intérêt avec des enzymes de restriction, on l’insère dans un vecteur (plasmide) grâce à la ligase, on le transfère dans une cellule hôte, puis on sélectionne les cellules modifiées : on obtient un OGM. Il a des avantages en médecine et en agriculture, mais aussi des inconvénients.
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Étapes résumées
Gène d’intérêt : portion d’ADN qui commande un caractère utile (production d’insuline, résistance à un insecte…).
Étapes : identification → isolement (enzyme de restriction) → insertion dans un vecteur (ligase) → transfert → sélection.
Avantages biomédicaux : insuline, hormone de croissance, vaccins produits par des bactéries ou des levures.
Avantages agroalimentaires : plantes résistantes aux insectes ou à la sécheresse, aliments enrichis ; inconvénients : risques écologiques, dépendance, débat éthique.
Situation problème
M. Fouda, diabétique, se fait chaque jour une injection d’insuline. Sur la boîte, son fils Yannick, élève de 2nde C, lit : « insuline humaine produite par des bactéries génétiquement modifiées ». Le même soir, un débat à la télévision oppose un chercheur qui défend le maïs OGM résistant aux chenilles et un agriculteur de Bafang qui en a peur. Yannick se demande comment une bactérie peut fabriquer une hormone humaine.
Consignes :
Relève les deux applications du génie génétique citées dans le texte.
Comment une bactérie peut-elle produire une protéine humaine ?
Cite un avantage et une crainte liés aux OGM.
le problèmele médicamentles hormones
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Compétence visée
Sensibiliser sur la technique du génie génétique dans le cadre de l’amélioration de la production végétale et animale.
Objectifs de la leçon
Définir le génie génétique et un OGM.
Décrire les étapes de la fabrication d’un OGM.
Présenter les avantages et les inconvénients du génie génétique.
Notions de base
1. Génie génétique
ensemble des techniques qui permettent d’isoler un gène, de le modifier éventuellement et de le transférer dans un autre organisme. On parle aussi de transgenèse.
Le vocabulaire du génie génétique
Gène
Segment d’ADN qui contient l’information pour fabriquer une protéine et donc un caractère.
Gène d’intérêt
Gène qui donne un caractère utile à l’Homme : on veut le transférer.
Transgène
Gène étranger introduit dans un organisme.
OGM
Organisme génétiquement modifié : son génome a reçu un transgène.
l’objectifje retiensl’ADN
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Les étapes de la fabrication d’un OGM
Activité 1 : de l’ADN donneur à l’OGM
Le document 1 résume les cinq étapes de la fabrication d’un organisme génétiquement modifié.
Document 1 : les étapes du génie génétique.
Quels outils moléculaires jouent le rôle de « ciseaux » et de « colle » ?
Pourquoi une bactérie peut-elle fabriquer une protéine humaine ?
Ce qu’il faut comprendre : on identifie le gène d’intérêt chez le donneur, on l’isole en coupant l’ADN avec une enzyme de restriction (« ciseaux »), on l’insère dans un vecteur, souvent un plasmide bactérien, grâce à la ligase (« colle »). Le vecteur est transféré dans la cellule hôte, puis on sélectionne et multiplie les cellules qui ont intégré le gène. Le code génétique étant universel, la cellule hôte fabrique la protéine.
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2. Isoler le gène : le rôle des enzymes de restriction
Document 2 : coupure de l’ADN par l’enzyme EcoRI.
3. Techniques de transfert du gène
Technique
Principe
Cellule receveuse
Plasmide bactérien
la bactérie absorbe le plasmide recombiné
bactéries, levures
Agrobacterium tumefaciens
bactérie du sol qui transfère naturellement une partie de son plasmide (Ti) dans les cellules végétales
plantes (maïs, coton, soja…)
Canon à gènes
microbilles d’or enrobées d’ADN projetées dans les cellules
plantes
Micro-injection
injection de l’ADN dans le noyau d’un œuf fécondé avec une fine aiguille
animaux
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Les avantages du génie génétique
Activité 2 : des bactéries qui fabriquent un médicament
Le document 3 montre comment on produit l’insuline humaine utilisée par les diabétiques.
Document 3 : production d’insuline humaine par génie génétique.
Quel est le gène d’intérêt ? Quelle est la cellule hôte ?
Quels sont les avantages de cette méthode ?
Ce qu’il faut comprendre : le gène d’intérêt est le gène de l’insuline humaine ; la cellule hôte est la bactérie E. coli. Les bactéries se multiplient très vite dans un fermenteur : on obtient de grandes quantités d’insuline humaine pure, moins chère et mieux tolérée que l’insuline animale.
Vaccins : vaccin contre l’hépatite B produit par des levures modifiées.
Facteurs de coagulation pour les hémophiles, sans risque de contamination par le sang.
Recherche : thérapie génique pour corriger certaines maladies héréditaires.
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Dans le domaine agroalimentaire
Plantes résistantes
Aux insectes ravageurs (maïs Bt), aux virus, à la sécheresse ou aux herbicides.
Meilleurs rendements
Moins de pertes au champ et moins d’insecticides pulvérisés.
Aliments enrichis
Riz « doré » enrichi en provitamine A contre les carences.
Industrie alimentaire
Enzymes produites par des microbes : présure (chymosine) pour le fromage, levures de panification.
Les inconvénients (succinctement)
Des risques à surveiller
Environnement : dissémination des transgènes vers des plantes sauvages ; apparition d’insectes résistants ; baisse de la biodiversité cultivée.
Santé : risque d’allergies à étudier au cas par cas ; nécessité d’un étiquetage.
Économie : semences brevetées et coûteuses, dépendance des paysans vis-à-vis des firmes.
Éthique : modifier le génome des animaux et de l’Homme pose des questions morales.
je réfléchisla mangeoirele virus
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4. Un encadrement par la loi
Au Cameroun, la loi n° 2003/006 du 21 avril 2003 régit la sécurité en biotechnologie moderne : l’introduction, l’essai et l’utilisation des OGM sont soumis à autorisation et à évaluation des risques.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Le génie génétique permet de transférer un gène d’intérêt d’un organisme donneur à un organisme receveur, qui devient un OGM.
Étapes : identification du gène, isolement (enzymes de restriction), insertion dans un vecteur (ligase), transfert, sélection.
Ce transfert est possible car le code génétique est universel.
Inconvénients : risques écologiques, dépendance économique, questions éthiques ; les OGM sont encadrés par la loi.
la biotechnologieles ciseaux à ADNl’OGM
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Vocabulaire à connaître
Enzyme de restrictionenzyme qui coupe l’ADN au niveau d’une séquence précise.Ligaseenzyme qui soude deux fragments d’ADN.Plasmidepetite molécule d’ADN circulaire des bactéries, utilisée comme vecteur.Vecteurélément qui transporte le gène dans la cellule hôte.OGMorganisme dont le génome a été modifié par génie génétique.
Je m’évalue
1. Quelles sont les cinq étapes de la fabrication d’un OGM ?
2. Quel est le rôle de la ligase ?
3. Cite un médicament produit par génie génétique.
4. Cite un inconvénient des OGM.
Réponses : identifier, isoler, insérer, transférer, sélectionner · souder le gène dans le vecteur · l’insuline humaine (ou vaccin hépatite B) · dissémination des gènes, insectes résistants, dépendance…. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
le plasmidel’enzymela plante transgénique
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Erreurs fréquentes
Confondre enzyme de restriction (coupe) et ligase (soude).
Croire qu’un OGM est forcément une plante : bactéries, levures et animaux peuvent aussi être modifiés.
Penser que la bactérie « comprend » l’ADN humain par hasard : c’est l’universalité du code génétique qui le permet.
Méthode
Pour décrire une expérience de transgenèse, nomme toujours : l’organisme donneur, le gène d’intérêt, le vecteur, l’organisme receveur, la technique de transfert et le caractère nouveau obtenu.
Activité d’intégration
Une société de biotechnologie propose au ministère de la Santé de produire localement le vaccin contre l’hépatite B à l’aide de levures modifiées. Certains responsables hésitent : « Est-ce dangereux ? Comment met-on un gène de virus dans une levure ? »
Explique, étape par étape, comment obtenir une levure productrice de la protéine du virus.
Donne deux avantages de cette production.
Indique les précautions et le cadre légal à respecter au Cameroun.