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L'édition du génome
L'édition du génome - une nouvelle méthode de sélection précise et rapide
L'édition du génome est une nouvelle méthode de sélection (NBM) qui permet un développement plus précis et plus rapide des variétés de cultures via une mutagénèse ciblée.
L'édition du génome est plus précise que les méthodes de sélection traditionnelles: en modifiant directement le génome, il est possible de modifier uniquement les traits ciblés. Dans le même temps, l'édition du génome peut accélérer le développement de nouvelles variétés végétales de 20 à 30% par rapport aux méthodes de sélection traditionnelles.
Il existe différentes formes et approches d'édition du génome. Ceux-ci sont basés sur des enzymes programmables (nucléases) qui sont utilisées pour couper l'ADN à des endroits spécifiques afin de faire des délétions, des remplacements ou des insertions ciblés et précis dans le génome. Bien que les innovations en matière d'édition du génome remontent aux années 1980, la méthode n'est utilisée dans l'édition du génome des plantes que depuis 2005. Les premières approches d'édition du génome comprennent les méganucléases, les nucléases à doigts de zinc (ZFN) et les nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN). Depuis sa première application en sélection végétale en 2013, CRISPR/Cas est devenu la méthode la plus utilisée, en raison de sa simplicité relative, de son efficacité, de sa polyvalence et de sa rapidité.
CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Cas protein) est basé sur le système immunitaire naturel des bactéries. Comme défense contre les virus, certaines bactéries sont capables de capturer l'ADN des virus et de l'utiliser pour créer des segments d'ADN, ce qui leur permet de cibler directement des virus similaires lors d'attaques conséquentes, coupant ainsi leur ADN.
C'est précisément ce principe que les chercheurs utilisent dans le cadre de l'édition du génome. La première étape consiste à identifier les gènes cibles, c'est-à-dire la séquence d'ADN cible dans la plante – par exemple, les gènes qui déterminent la susceptibilité de la plante aux agents pathogènes.
L'ARN guide est construit en fonction de la séquence d'ADN ciblée. Dans le noyau de la cellule végétale, il trouve le bon emplacement et transporte Cas, l'enzyme coupante, avec lui. Le Cas coupe le brin d'ADN ciblé, créant une rupture double brin. La protéine Cas peut être utilisée en combinaison avec les processus naturels de réparation de l'ADN de la cellule pour activer ou réprimer des gènes ou permettre à des nucléotides spécifiques d'être transformés en différents nucléotides.
Il existe différentes formes d'applications de l'édition du génome. Les trois types de nucléases dirigées vers le site peuvent être induits avec CRISPR/Cas: SDN-1 (délétions ou mutations ponctuelles), SDN-2 (changements ciblés de quelques nucléotides) ou SDN-3 (insertion ciblée de gènes ou de séquences de gènes, y compris les insertions transgéniques).
Innovations en sélection végétale
L'édition du génome peut être utilisée pour développer des cultures avec des caractéristiques bénéfiques:
De nombreux applications de mise en œuvre réussie montrent que l'édition du génome peut apporter une contribution significative à la sécurité alimentaire mondiale et à l'agriculture durable. Les variétés résistantes aux ravageurs ou aux maladies ou les variétés dont l'efficacité en matière d'utilisation des nutriments ou de l'eau est plus élevée peuvent permettre de réduire les intrants agricoles, tels que les engrais inorganiques, la protection des plantes et l'eau. En outre, les cultures peuvent être mieux adaptées aux changements climatiques mondiaux et locaux, et la réduction des besoins en terres agricoles et en intrants réduira la contribution globale de l'agriculture aux émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Édition du génome chez KWS
Chez KWS, l'agriculture durable est au centre de l'application des méthodes d'édition du génome pour nos cultures clés depuis 2015. En raison du cadre réglementaire actuel de l'UE, qui interdit effectivement l'utilisation de l'édition du génome dans la sélection végétale, nous nous concentrons actuellement principalement sur la recherche. Nous utilisons l'édition du génome par exemple dans l'identification et la validation des gènes.
Notre objectif futur dans l'édition du génome est dans le développement de traits tels que la résistance aux champignons, aux virus et aux insectes, la stabilité du rendement et la qualité de l'ensilage.
Par exemple, KWS est l'une des quelque 60 entreprises qui collaborent au projet de recherche PILTON, géré par la Fédération allemande de l'innovation végétale e.V. (GFPi). L'objectif de ce projet est de développer de multiples tolérances fongiques dans le blé et de démontrer le potentiel de l'édition du génome pour réduire le besoin de produits phytopharmaceutiques.
„Nous nous engageons à relever les défis de l'agriculture par des approches innovantes. Grâce à la rapidité et à la précision de l'édition du génome, nous favorisons le développement de cultures résistantes au climat, offrant ainsi des solutions pour une agriculture durable.“