Impact des plantes OGM sur les bactéries du sol. Effet direct du transgène ou après transfert dans une bactérie (PloBen). – PloBen

Parmi les risques liés à la culture en plein champ des plantes génétiquement modifiées (GM), celui d'une modification de la communauté bactérienne du sol est largement évoqué. Ce risque se situe à 2 niveaux : l'impact direct des produits du transgène sur la microflore tellurique et le transfert génétique du transgène aux bactéries conduisant à un possible déséquilibre de la communauté bactérienne. Ces 2 volets seront étudiés dans ce projet ANR dans des séries d'expérimentations conduites en conditions confinées dans des systèmes de type micro- ou méso-cosmes. Des plantes contenant des transgènes spécifiquement développés pour cette étude seront utilisées, que ces plantes aient été développées précédemment dans le cadre d'autres projets ou qu'elles soient construites pour ce projet ANR. L'un des objectifs guidant le choix des transgènes est de maximiser les effets en vue d'une généralisation des conclusions pour d'autres transgènes à vocation agronomique. L'effet direct du transgène sur la microflore sera étudié dans le cadre de plantes GM (tabacs, Medicago) dont le transgène code la synthèse de molécules de la classe des N-acyl homosérine lactones (N-AHSL) qui interviennent dans un système de régulation de la transcription chez les bactéries, appelé quorum-sensing (ou QS) couplant densité bactérienne et expression de gènes. Ces véritables « hormones bactériennes », perçues à des concentrations picomolaires, ont été choisies pour leur effet potentiel fort sur la microflore associée au végétal. La seconde série de plantes sera développée pour produire dans la rhizosphère des lactonases qui dégradent les N-AHSL susceptibles d'entraîner également de fortes modifications de la communication cellulaire entre bactéries.
Le second volet de l'étude vise à étudier les fréquences de transfert du transgène à la microflore bactérienne dans les conditions biotiques et abiotiques les plus propices à la réalisation de ces événements de flux de gènes. Du fait du nombre important de copies du transgène par cellule (de 5 000 à 10 000) des plantes transplastomiques contenant des inserts avec des gènes marqueurs hautement sélectifs seront utilisées. La fréquence des transferts sera déterminée dans différents types d'écosystèmes considérés comme des « hot spots » dans lesquels ADN de plante et bactéries sont en contact, comme lors d'une infection par un pathogène ou pendant la décomposition naturelle des tissus de la plante lors de la sénescence. Les travaux se focaliseront sur 2 types de mécanismes de transfert de gènes, la transformation naturelle codée génétiquement et l'électroporation naturelle telle qu'elle peut se produire lors de la décharge de foudre dans le sol. Sur ce dernier point, un important travail de fond sera mené pour déterminer les différents paramètres conduisant à la perméabilisation des cellules et la pénétration de l'ADN. L'impact d'un possible transfert génétique sera étudié dans le cas d'un transgène comportant le gène linA, assurant la première étape de dégradation du lindane. Ce gène, absent dans les bactéries de sols non soumis à une pollution récurrente au lindane possède également l'avantage de coder un enzyme très spécifique susceptible de conférer un accroissement du potentiel adaptatif de la bactérie recombinante en présence de lindane.
Les différentes mesures d'impact, que ce soit par expression directe du transgène ou après transfert génétique dans une bactérie du sol seront effectuées sur des populations bactériennes déterminées mais aussi sur la communauté bactérienne dans son ensemble. Les partenaires de ce projet sont mondialement reconnus pour leur savoir-faire en ce qui concerne les nouvelles technologies de caractérisation bactérienne, en particulier après extraction des cellules bactériennes du sol sans étape (fortement biaisée) de culture in vitro. Ces compétences seront mises à profit dans le cadre d'une collaboration étendue visant à soumettre chaque échantillon à l'ensemble des analyses disponibles