OGM : Des virus génétiquement modifiés comme pesticides biologiques

Professeur Joe Cummins, I.S.P. - e-mail: [email protected]

24 novembre 2003

L' ISP = �Independent Science Panel� ou �Jury pour une science indépendante�, est constitué d'un ensemble de scientifiques impliqués dans de nombreuses disciplines et qui sont engagés dans la Promotion de la Science pour le Bien Public. Pour lire leur objet statutaire, tapez ici

Note : les nombres entre parenthèses (..) renvoient aux références bibliographiques qui sont données à la fin de ce texte.

J'ai préparé en 2001 un rapport en forme de témoignage pour la Commission Royale de Nouvelle-Zélande sur les organismes génétiquement modifiés (OGM). Mon rapport traitait de plusieurs problèmes, notamment ceux qui se rapportent aux baculovirus génétiquement modifiés [ou recombinés] qui sont utilisables comme pesticides biologiques et en tant que vecteurs en thérapie génique.

Les baculovirus sont des virus vivants dans les sols où ils sont très persistants, et qui s'y multiplient avec un pouvoir pathogène relativement faible.

Une transformation génétique avec une toxine du scorpion, l'hormone juvénile ou même un gène humain de cancer, a abouti à un pouvoir pathogène supérieur des baculovirus envers les insectes.

Cependant, le développement des insecticides dérivés de baculovirus génétiquement modifiés a été mis en �uvre sans référence à un ensemble croissant d'études préparant l'emploi des baculovirus comme vecteurs en thérapie génique , car ces virus ont la capacité d'infecter des cellules de mammifères sans être capables de se répliquer dans celles-ci, mais ils pourraient être vecteurs d'importants gènes de mammifères.

On a empêché l'infection des êtres humains par des baculovirus en faisant appel à l'action du «  complément biologique  » (immunité innée), mais cette barrière pourrait être surmontée par une exposition à des inhibiteurs du complément ou d'une déficience du complément.

Les baculovirus sont en soi génétiquement instables et enclins à de nombreuses petites délétions qui peuvent avoir un effet sur une gamme d'hôtes [insectes]. Le sujet est passé en revue avec des sources d'information dans la référence bibliographique 1.

On a rapporté récemment que des délétions augmentent fréquemment le caractère infectieux de ces virus dans le cas des infections de virus en mélange (association de souches défectueuses et de souches normalement actives), ainsi les délétions étaient plus efficaces qu'inhibitrices (2). L'instabilité génétique des baculovirus génétiquement modifiés remet en cause leur utilité comme pesticides biologiques et comme vecteurs de thérapie de gène.

Les baculovirus provoquent des infections pathologiques chez les insectes sensibles mais ils peuvent également être la cause d'infections non pathologiques sur les insectes, et les animaux en général, y compris chez les humains. Les virus sont stables dans le sol pendant de longues périodes mais lorsque qu'un insecte succombe à une infection virale, il se désagrège à la surface des plantes et émet une sorte d'écume infectieuse sur celle-ci

Des spécialités insecticides de baculovirus à employer en pulvérisation sont disponibles sous les marques commerciales telles que Cyd-X, Mamestrin, Spodoteran, Gemstar, Gypchek et Spod-x [en Amérique du Nord ; en France les spécialités commerciales Carpovirusine et Mamestrin étaient homologuées en 2002]. Les producteurs et les distributeurs commerciaux incluent la société Novartis (maintenant Syngenta), Natural Plant Protection [=N.P.P., voir informations sur cette société en fin de ce document] en France et le service des forêts de l'USDA (département de l'agriculture de l'administration américaine).

La production commerciale des spécialités de virus à employer en pulvérisation ne semble pas avoir été considérée comme étant un conflit d'intérêt avec les fonctionnaires de la réglementation (3). Les baculovirus sont souvent appliqués sous la forme de « corps d'occlusion », constitués d'une protéine d'enveloppe ou capside contenant plusieurs particules virales, et enregistrés comme insecticide (4). En combinant le baculovirus avec une neurotoxine naturelle, Spinosad, produite à partir d'actinomycètes en fermenteurs, le virus s'est avéré plus efficace dans le contrôle d'un parasite du maïs en zone tropicale (5).

Beaucoup de baculovirus transgéniques ont été produits au laboratoire et expérimentés au champ. La division d'écologie de Gulf a procédé aux essais au champ d'un certain nombre de baculovirus (virus de la Polyhédrose nucléaire) en employant des insertions de gènes marqueurs pour identifier la gamme d'hôtes, ainsi que pour distinguer les infections violentes des infections à symptômes légers (6).

Un baculovirus d'un type de papillon de la famille des Lépidoptères (« gypsy moth ») modifié génétiquement [ou recombiné] d'une part avec un gène marqueur et, d'autre part, pour sa fugacité, a été répandu sur une parcelle en milieu forestier (7). Des brevets ont été accordés pour des applications agricoles de baculovirus recombinés .

Le brevet 5.770.192, recouvre un baculovirus avec des toxines insecticides telles que celles provenant des gènes de venin de scorpion et d'araignée (8). Le brevet 6.096.304 accordé aux Etats Unis concerne un baculovirus avec une neurotoxine de scorpion synthétique à effet dopé (9). L'utilisation de concessions du brevet 6.596.271 aux Etats-Unis utilise un baculovirus recombiné (de façon habituelle avec la neurotoxine synthétique de scorpion) en association avec des insecticides chimiques : pyréthrénoïdes, carbamates ou composés organo-phophoriques ; la spécialité est destinées aux insectes devenus résistants aux insecticides chimiques (10).

Il a été constaté récemment que plusieurs gènes de toxines de scorpion pourraient être associés dans une construction pyramidale dans un même baculovirus afin d'assurer un contrôle plus efficace des insectes parasites (11).

La dynamique de la recherche actuelle semble résider dans l'utilisation de baculovirus recombinés avec plusieurs neurotoxines synthétiques dans chacun des virus.

Aucun des insecticides mentionnés ci-dessus, et se rapportant à des baculovirus recombinés , n'a fait l'objet de discussions sur les conséquences de la recombinaison génétique et la tendance naturelle, et bien connue, des baculovirus à muter fréquemment (sous l'effet de petites délétions au niveau génétique), à s'étendre à une large gamme d'hôtes; dans le même ordre d'idée, il n'a pas été discuté non plus, de la part des promoteurs et des responsables chargés de la réglementation, des conséquences de l'infection chez les mammifères.

Il a été déclaré de façon répétée par les partisans de l'emploi des baculovirus comme insecticides et par des personnes chargées de la régulation au sein de l'EPA, que les virus ne sont pas connus pour affecter les mammifères. De tels commentaires sont remarquablement trompeurs, comme cela a été indiqué auparavant (1) et selon les informations fournies par un déluge des centaines de publications traitant du rôle des baculovirus comme vecteurs dans la transduction des gènes et dans la thérapie génique chez les mammifères.

Ces virus infectent les cellules des mammifères mais ils n'assurent pas la réplication du vecteur nécessaire pour transmettre des gènes dans ces cellules des mammifères. Une complication est apparue du fait que le complément biologique d'immunité inhibe l'entrée du virus dans l'animal intact. Récemment, le phénomène a été surmonté en utilisant des inhibiteurs synthétiques du complément biologique pour augmenter le transfert de gènes par les vecteurs de baculovirus (12).

Néanmoins, il y a des déficiences significatives dans le complément biologique parmi les membres de la population humaine. Les infections sans symptômes des cellules, provoquées par un baculovirus et couramment décrites, ont commencé à être contournées selon des constatations qui indiquent que ces infections créent des impacts significatifs.

Les impacts les plus frappants se rapportent à ceux qui concernent une augmentation de l'activité des promoteurs et une inhibition de l' apoptose (13). L'apoptose, ou mort programmée des cellules est, parmi d'autres effets importants, un système majeur de défense naturelle contre les infections virales, par le suicide des cellules porteuses de virus. L'infection par les baculovirus favorise alors la prolifération de n'importe quel virus à travers le vecteur (14).

Il est très affligeant de constater que les partisans des insecticides obtenus à partir des baculovirus et les partisans de l'emploi des vecteurs de baculovirus en vue d'une thérapie génique chez les êtres humains, ne se sont jamais réunis pour faire une évaluation complète et véritable des risques liés à l'utilisation commerciale de ces virus.

Les officiels de l'EPA, qui sont chargés aux Etats-Unis de la réglementation des pesticides basés sur l'emploi de virus, semblent faire preuve d'un esprit borné et préfèrent ignorer l'instabilité génétique innée de ces virus. Une telle vision à courte vue pourrait avoir des conséquences désastreuses.

L'administration du département de l'agriculture aux Etats-Unis (USDA), qui produit des dérivés commerciaux de baculovirus, apparaît comme ayant un conflit d'intérêt net et caractérisé en étant chargée de la réglementation qui touche aux virus recombinés.

Références bibliographiques

1. Cummins,J. �Witness statement� 2001 http://www.i-sis.org.uk/


2. Lopez-Ferber,M,Oihane,S.,Williams,T. and Caballero,P. �Defective or effective? Mutualistic interactions between virus genotypes� 2003 Proc. R.Soc. Lond. B 270,2249-55


3. D'Amico,V. �Baculoviruses� 1997 pp1-7 http://www.nysaes.cornell.edu/ent/biocontrol/pathogens/baculoviruses


4. U.S. Environmental Protection Agency �Occlusion bodies of nucleopolyhedrovirus (NPV) of various moths (PC codes 107300; 107302; 107303; 127885; 129078) Occlusion bodies of granulovirus (GV) of codling moth and Indian meal moth (PC codes 129090 and 108896,respectively)� Fact Sheet pp 1-5

   http://www.epa.gov/oppbppd1/biopesticides/ingredients/factsheets/factsheet_107300.htm



5. Mendez,W.,Valle,J.,Ibarra,J.,Cisneros,J. and Penagos,D. �Spinosad and nucleopolyhedrovirus mixtures for control spondotera frugiperda in maize� 2002 Biological control 25,195-206


6. Xin-Pei,H.Davis,T, Hughes,P. and Wood,A. �Potential Replication of Recombinant Baculoviruses in Nontarget Insect Species: Report Gene Products as Indicators of Infection.� 1997 J. Invertebr. Pathol. 69,234-45


7. D'Amico,V,Elkinton,J.,Podgwaite,J.,Slavicek,J., McManus,M. Burand,J. �A Field Release of Genetically Engineered Gypsy Moth ( Lymantria disparL.) Nuclear Polyhedrosis Virus (LdNPV)� 1999 Journal of Invertebrate Pathology 73, 260�8


8. Cayley,P.,DyetStewart,L.,Possee,R. and LopezFerber,M. �Biological control Agents� 1998 United States patent 5,770,192 pp 1-52


9. McCutchen, B.. �Recombinant baculovirus insecticides� 2000 United Sates patent 6,096,304 pp 1-33


10. Hammock,B. and McCuchen,B.,�Insect control methods with genetically engineered biopesticides� 2003 United States patent 6,596,271 pp1-216


11. Regeva,A.,Rivkina,H. Inceogluc,B., Gershburga,E.,Hammock,B., Gurevitzb,M., Chejanovskya,N., �Further enhancement of baculovirus insecticidal efficacy with scorpion toxins that interact cooperatively� 2003 FEBS Letters 537 , 106-10


12. Tani,H, imn,K,Yap,C.,Onishi,M.,Nozaki,M.,Nishimune,Y.,Okahashi,N.,Kitagawa,Y., Watanabe,R. Mochizuki,R.,Moriishi,K. and Matsuura1,Y �In Vitro and In Vivo Gene Delivery by Recombinant Baculoviruses� 2003 J.Virology 77, 9799�9808


13. Takramah,D.,Seiffert,B.,Schaller,S.,Vigneron,M.,and Hacker,G. �Baculovirus P35 interacts with a subunit of human RNA polymerase II and can enhance promoter activity in human cells� 2003 Journal of General Virology 84, 3011�19


14. Hawkins,C.,Uren,A. Hacker,G., Medcalf,R. and Vaux, D . �Inhibition of interleukin 1b-converting enzyme-mediated apoptosis of mammalian cells by baculovirus IAP (interleukin 1b-converting enzymeyinterleukin 1b-converting enzyme-Lap3yICH-1yFADD)� 1996 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 13786�90

Rappel de quelques définitions :

Baculovirus  : pour ce qui concerne l'obtention de baculovirus recombinants, l'on peut consulter :

http://www.inapg.inra.fr/ens_rech/bio/biotech/textes/applicat/agricult/vegetale/protcult/entomo98/gp6/recombi.htm

et, pour les relations entre les baculovirus et l'environnement, l'on peut se référer à :

http://www.inapg.inra.fr/ens_rech/bio/biotech/textes/applicat/agricult/vegetale/protcult/entomo98/gp6/ecologie.htm

Complément biologique : l e système de complément biologique chez les êtres vivants, et les humains en particulier, est un groupe de plus de 30 protéines solubles qui représentent un système important de défense de l'hôte pour l'élimination des substances nocives dans l'organisme. Cependant, ce système peut causer des dommages substantiels s'il est activé de manière incorrecte. Les domaines concernés sont les réactions lors des transfusions sanguines, les maladies hémolytiques, ainsi que le traitement des maladies auto-immunes et inflammatoires. Beaucoup de protéines de complément sont des enzymes qui existent dans le sérum en tant que précurseurs inactifs (zymogènes); beaucoup d'autres résident à la surface des cellules. Les protéines de complément composent environ 10% des protéines de sérum humain.

EPA = Environmental Protection Agency = Agence de protection de l'environnement.

OGM  : O rganismes G énétiquement M odifiés (on dit également transformés, modifiés ou transgéniques ). Nom donné à un être vivant issu d'une cellule dans laquelle a été introduit un fragment d'ADN recombiné, étranger. L'individu OGM qui en résulte, possède dans toutes ses cellules l'ADN recombiné étranger introduit au départ et intégré dans son patrimoine génétique. Dans le ces des microorganismes et des virus génétiquement modifiés, on parle le plus souvent de recombinaisons génétiques.

Pesticides biologiques  : parmi la grande famille des spécialités commerciales et des matières actives qui les composent et qui sont utilisées dans la protection des cultures contre des ravageurs, ennemis ou parasites, les moyens biologiques de défense des cultures peuvent faire appel soit à des entomophages (qui s'attaquent à des insectes) et à des acarophages (qui s'attaquent à des acariens) et qui sont des ennemis naturels, soit à des médiateurs chimiques (confusion et piégeage sexuel, phéromones, attracteurs), soit encore à des préparations obtenues à partir de cultures bactériennes, ou de champignons ou de virus, comme dans le cas des baculovirus qui est traité dans ce document.

Transduction  : recombinaison génétique se produisant en dehors de la voie sexuée qui se rencontre notamment chez les bactéries, par l'intermédiaire d'un bactériophage ou virion phagique

Transgénèse ou t ransformation ou manipulation ou modification génétique = ensemble de manipulations qui consistent à intégrer de l'ADN recombiné d'origine(s) diverse(s) dans du matériel vivant receveur.

Thérapie génique : a ctuellement, ce terme recouvre deux techniques thérapeutiques biotechnologiques :

1. L'utilisation d'un gène comme médicament pour faire exprimer une protéine thérapeutique, qui peut pallier un dysfonctionnement de nature génétique.

2. La réparation des gènes « défectueux », qui correspond à une microchirurgie génique pour des corrections comme cela avait été envisagé au tout début de la thérapie génique, mais qui ne semble pas réalisable pour le moment.

A l'origine, l'utilisation de la thérapie génique visait surtout à corriger les maladies héréditaires monogéniques (un seul gène majeur concerné), telles que l'hémophilie ou  les myopathies, bien connues en France grâce aux manifestations télévisuelles du «Téléthon», mais les espoirs suscités par cette nouvelle technique se sont vite répandus aux maladies acquises, telles que les cancers ou la maladie de Parkinson. L'essentiel des recherches en cours portent sur l'élaboration de vecteurs efficaces et sûrs.

Pour des informations plus détaillées sur la thérapie génique , l'on peut, parmi les très nombreux sites qui traitent du sujet, se rapporter à :

http://agora.qc.ca/mot.nsf/Dossiers/Therapie_genique ou à :

http://www.chu-rouen.fr/ssf/ther/therapiegenique

USDA = United State Department of Agriculture = Ministère de l'Agriculture des Etats-Unis.

Note complémentaire :

Des informations sur les sociétés Natural Plant Protection = N.P.P. et Callioppe en France, peuvent être trouvées sur les sites :

http://biotech.education.fr/details_org.asp?no=9¶m=2447336440&t=26&p=9&tech=&dom = et http://www.calliope-sa.com/