Les organismes transgéniques sont génétiquement modifiés pour porter des transgènes — des gènes d’une espèce différente — comme s’ils faisaient partie de leur génome. Le transgène peut être soit une version différente de l’un des gènes de l’organisme soit un gène qui n’existe pas dans leur génome. Les transgènes sont habituellement générés par des techniques de clonage d’ADN et d’ADN recombinants. Les bactéries, les plantes et les animaux transgéniques permettent aux scientifiques d’aborder les questions biologiques et de concevoir des solutions pratiques.
Les scientifiques commencent le processus de transgenèse — l’introduction d’un transgène dans le génome d’un organisme — en sélectionnant une technique appropriée. Il existe plusieurs méthodes biologiques, chimiques et physiques de transgenèse. Une méthode biologique courante implique d’introduire par l’intermédiaire d’un virus de l’ADN étranger dans le génome d’une cellule hôte, appelée transduction. Une méthode chimique répandue utilise le phosphate de calcium (Ca3(PO4)2). La méthode est basée sur la formation d’un précipité de Ca3(PO4)2/ADN pour faciliter l’ADN à se lier aux cellules et à y entrer. Des méthodes physiques telles que la microinjection — une technique qui utilise une aiguille en verre mince pour insérer manuellement du matériel génétique dans les cellules — introduisent artificiellement l’ADN par force.
Une fois à l’intérieur de la cellule, un transgène peut s’intégrer au hasard ou à un site spécifique du génome à l’aide d’enzymes de réparation de l’ADN (c.-à-d. la recombinaison). Ces cellules transgéniques multiplient et répliquent ensuite le transgène comme une partie de leur génome, exprimant de façon stable le gène d’intérêt du chercheur. Un transgène peut ne pas s’intégrer dans le génome, et donc induire seulement l’expression transitoire du gène d’intérêt du chercheur. Habituellement, un marqueur sélectionnable (p. ex., un gène de résistance aux antibiotiques) ou un gène rapporteur (p. ex., la GFP) sont inclus avec le gène d’intérêt, de sorte qu’il est possible d’identifier les cellules dont l’intégration du transgène est réussie.
Chez les animaux, le transgène est généralement inséré dans un ovocyte fécondé à un stade précoce par micro-injection. On souhaite que le transgène s’intègre dans les cellules germinales — cellules précurseurs de la reproduction qui deviennent des gamètes (c.-à-d. l’ovocyte ou le spermatozoïde) — afin qu’il s’exprime dans toutes les cellules de l’organisme en développement. En outre, l’intégration dans la lignée germinale est héréditaire, ce qui signifie que le transgène peut être transmis à travers les générations par la reproduction. Les animaux transgéniques sont rétrocroisés — les descendants sont accouplés avec le parent — pour créer des lignées d’animaux homozygotes pour le transgène.
La transgenèse végétale utilise régulièrement une méthode biologique, comme la livraison par des vecteurs bactériens, pour introduire l’ADN étranger dans les cellules. Rhizobium radiobacter (autrefois connu sous le nom d’Agrobacterium tumefaciens) est une bactérie pathogène demeurant dans le sol qui peut infecter les plantes et intégrer son ADN plasmide dans le génome de la plante. Les scientifiques ont modifié R. radiobacter afin que l’ADN plasmide puisse transporter un transgène. Des échantillons de tissus végétaux sont cultivés avec R. radiobacter pour permettre l’infection et l’intégration du transgène. Ces tissus sont cultivés davantage sur des supports sélectifs qui induisent la pousse et la croissance des racines jusqu’à ce que la plante naissante puisse être transférée dans le sol. Ces plantes transgéniques sont rétrocroisées pour créer des lignées de plantes transgéniques à haut rendement.
Les organismes transgéniques ont de nombreuses applications dans l’agriculture, la science, l’industrie et la médecine. Par exemple, des plantes transgéniques qui sont résistantes aux insectes ont été produites pour augmenter le rendement et réduire l’utilisation de pesticides (p. ex., le maïs Bt) ; des bactéries ont été conçues pour être utilisées dans la recherche biomédicale et pour produire des biocarburants ; et des animaux transgéniques ont été utilisés pour fabriquer des médicaments, comme des protéines humaines, et pour créer des modèles de maladies humaines. Les scientifiques exploitent le pouvoir des plantes, des bactéries et des animaux transgéniques pour étudier l’expression des gènes, créer des produits génétiques souhaités ou promouvoir des caractéristiques précieuses.
