thumb|alt=Panier de pommes de terre Amflora, posé dans un champ, devant deux rangs de plants au feuillage vert, fortement buttés.|Pommes de terre transgénique Amflora
Une pomme de terre transgénique est une variété de pomme de terre (Solanum tuberosum) dérivée d'une variété existante génétiquement modifiée par transgenèse, c'est-à-dire dont le génomeLe génome de la pomme de terre, dont la taille est estimée à 840 millions de paires de bases, comprend plus de The draft sequence of the potato genome. a été modifié par l'introduction d'un ou de quelques gènes provenant d'autres espèces, ou dans certains cas de gènes préexistants modifiés.
De nombreuses variétés transgéniques de pomme de terre ont été créées depuis le milieu des années 1980, soit pour des motifs de recherche fondamentale, soit dans le but d'augmenter leur valeur économique, en améliorant certaines caractéristiques agronomiques ou nutritionnelles, ou en modifiant leur composition pour produire des substances utiles à des fins industrielles ou médicales.
En pratique seules quelques-unes ont obtenu l'autorisation de production commerciale dans certains pays. C'est notamment le cas de la variété 'Amflora' destinée à l'industrie féculière, autorisée en 2010 dans l'Union européenne. C'est la seule qui sera cultivée dans le monde en 2011. Plusieurs, bien qu'autorisées, ont vu leur production abandonnée pour des raisons économiques, cas des pommes de terre 'NewLeaf', destinées à l'industrie de transformation agro-alimentaire (frites surgelées, chips, etc.), commercialisées aux États-Unis à partir de 1995 et retirées du marché par Monsanto en 2001 à cause de leur rejet par les industriels du secteur et les chaînes de restauration rapide.
Certains scientifiques distinguent, selon la provenance des gènes introduits, trois catégories de pommes de terre génétiquement modifiées : « cisgénique », « intragénique » et « transgénique ». Les deux premières concernent les gènes provenant d'espèces appartenant au pool génique de la pomme de terre, c'est-à-dire l'espèce cultivée (Solanum tuberosum) et les espèces de pommes de terre sauvages compatibles, et la dernière ceux provenant d'espèces non apparentées, voire très éloignées (bactéries, champignons, etc.)..
Bien que sa culture n'ait qu'une importance très marginale, la pomme de terre transgénique est l'une des plus importantes parmi les plantes transgéniques, l'une des premières à avoir fait l'objet de manipulations génétiques dans les années 1980, la troisième après le maïs et le colza si l'on considère le nombre d'essais au champ réalisés dans le monde (10 % du total dans la période 1987-2002) . ; elle fait aussi l'objet de très nombreuses recherches en laboratoire.
Comme d'autres plantes génétiquement modifiées, les pommes de terre transgéniques suscitent méfiance et rejet d'une grande partie de l'opinion publique, particulièrement en Europe et au Japon. Une étude réalisée au Royaume-Uni dans les années 1990 a donné lieu à une importante polémique lors de l'affaire Pusztai. Elles ont été bannies en 2007 par le gouvernement régional de Cuzco (Pérou) par crainte que les variétés indigènes locales ne voient leurs caractéristiques altérées, dans une région qui est l'un des centres de diversification de l'espèce et où la conservation in situ de la ressource génétique que constituent ces variétés est une préoccupation .. En 2014, à l'occasion de la mise sur le marché de la pomme de terre OGM Innate créée par J.R. Simplot Co.'s, le géant du fast food McDonald affirme qu'il n'utilisera pas de pommes de terres transgéniques et qu'il n'a pas l'intention de modifier sa politique d'approvisionnement.
Intérêt des modifications génétiques chez la pomme de terre L'intérêt des modifications génétiques chez la pomme de terre résulte de diverses caractéristiques de cette culture.
L'espèce est l'une des principales plantes alimentaires au niveau mondial. Il en existe des variétés adaptées à une grande diversité de climats, tant dans les zones tempérées que tropicales et subtropicales, aussi bien en plaine qu'en altitudes élevées. Elle est très productive et considérée comme l'un des moyens d'assurer la sécurité alimentaire d'une population mondiale en augmentation constante.
Le génome de la pomme de terre a été entièrement séquencé en 2009, ce qui facilite l'identification des gènes d'intérêt .. De nombreux caractères, notamment de résistance aux maladies ou aux ravageurs, sont liés à un seul gène ou à quelques gènes.
La reproduction végétative qui se pratique par la plantation de tubercules est un véritable clonage, qui permet de conserver à l'identique le patrimoine génétique de la variété.
La pomme de terre se prête déjà à différentes techniques de biotechnologie puisque depuis l'après-guerre se sont fortement développées dans les pays occidentaux la régénération de plantules à partir de cultures de méristèmes, ainsi que la micropropagation, dans le but de produire des plants certifiés, indemnes en particulier de virus et d'autres agents pathogènes.
Le pool génique de la pomme de terre comprend de nombreuses espèces sauvages qui présentent une ressource génétique importante, en particulier de gènes de résistance à diverses agressions, déjà exploitée par des méthodes de sélection classique. Toutefois, le croisement d'une variété cultivée avec une espèce apparentée introduit en général des gènes non désirés qu'il faut éliminer par une série de rétrocroisements successifs qui peuvent prendre des années, en moyenne de 12 à 15 ans. La transformation génétique permet d'économiser du temps tout en préservant les caractéristiques de la variété de départ ..
Les variétés cultivées de pomme de terre sont tétraploïdes, c'est-à-dire qu'elle disposent de quatre jeux de chromosomes identiques, manifestent une forte dépression endogamique et présentent un niveau élevé d'hétérozygotie. Ces caractéristiques compliquent la sélection de nouvelles variétés par hybridation classique entre variétés de pommes de terre, la tétraploïdie rendant difficile le transfert des caractères recherchés à la descendance. En outre, les croisements ne sont pas toujours possibles avec certaines espèces apparentées, qui possèdent des gènes d'intérêt mais qui ont un niveau de ploïdie différent.
Méthodes de transformation
Les modifications génétiques de la pomme de terre se font généralement par l'intermédiaire d'une bactérie du sol, Agrobacterium tumefaciens, méthode qui permet des améliorations ciblées.. Dans les premières expériences de transformation génétique de la pomme de terre menées en 1986, on a utilisé également Agrobacterium rhizogenes .. Des méthodes faisant appel à la biolistique sont également utilisées ..
Généralement, le gène marqueur utilisé pour la sélection est un gène de résistance à un antibiotique, c'est le plus souvent le gène nptII qui induit une résistance à la néomycine et à la kanamycine ..
Les chercheurs s'orientent de plus en plus vers la cisgénèse ou intragénèse qui consiste à n'introduire dans le cultivar nouveau que des gènes issus de la pomme de terre ou d'espèces proches avec lesquelles des croisements seraient possibles, et à éliminer les gènes marqueurs. C'est possible non seulement pour les gènes d'intérêt, mais aussi pour les éléments régulateurs (promoteur et terminateur). Cette technique, qui vise aussi à dissiper les craintes des consommateurs à l'égard des variétés génétiquement modifiées, est notamment suivie par le groupe américain Simplot .. Cette société a annoncé en la création, sous la marque « Innate technology », de nouvelles variétés de pomme de terre génétiquement modifiées uniquement avec des gènes propres de l'espèce avec l'objectif d'améliorer trois critères importants pour l'industrie de transformation : la réduction du noircissement interne à la suite de chocs, la réduction de la rétrogradation de l'amidon en sucres simples au cours du stockage (facteur du noircissement des frites) et la diminution de la teneur en asparagine (facteur de formation d'acrylamide à la friture) ..
Une autre méthode applicable pour créer des variétés génétiquement modifiées en modifiant des gènes préexistants dans la plante est celle dite « Tilling » (, en français « ciblage des lésions locales induites dans le génome »), qui fait appel à la mutagenèse associée à des méthodes d'analyse de l'ADN pour isoler les cellules présentant les caractères recherchés. Elle a été utilisée par la société allemande BioplantFiliale spécialisée dans le génie génétique du groupe Böhm-Nordkartoffel, société sœur d'Europlant. pour produire une pomme de terre sans amylose. Cette méthode, outre qu'elle ne permet pas d'introduire des caractères nouveaux, par exemple de résistance, présente l'inconvénient de créer de multiples mutations indésirées affectant de nombreux gènes et qui ne peuvent être éliminées que par une série de rétrocroisements. Cependant au regard de la réglementation existante, elle n'est pas assimilée à la transgénèse et n'est pas soumise à des processus d'autorisation aussi rigoureux ..
L'utilisation d'enzymes particulières appelées nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN, acronyme de Transcription activator-like effector nuclease) permet de retirer un gène particulier sans transfert d'éléments extérieurs (technique analogue à celle de l'invalidation génique). Une équipe japonaise du centre de recherche scientifique RIKEN a ainsi montré la possibilité de supprimer la synthèse des glycoalcaloïdes toxiques en supprimant le gène SSR2 (sterol side chain reductase 2).. La société Cellectis Plant Science a montré de son côté la possibilité en supprimant un seul gène d'inhiber la dégradation des sucres dans le tubercule, évitant ainsi le sucrage induit par les basses températures et la formation d'acrylamide lors de la friture.. Ce projet a fait l'objet d'une requête auprès de l'APHIS (Animal and Plant Health Inspection Service) aux États-Unis., à la suite de laquelle APHIS a reconnu que cette pomme de terre ainsi modifiée n'était pas soumise aux règle du Protection Plant Act car elle ne contient dans son génome aucun élément étranger..
Applications de la transgénèse chez la pomme de terre
Les applications de la transgénèse chez la pomme de terre qui ont fait l'objet d'études en laboratoire sont nombreuses et diversifiées, touchant à des domaines relatifs à l'agronomie (résistances à des agresseurs biotiques et abiotiques), à la nutrition humaine par l'amélioration de la composition des tubercules, ainsi qu'à des applications industrielles ou pharmaceutiques . .. Contrairement à ce qui se passe pour d'autres espèces, comme le maïs notamment, les modifications génétiques étudiées chez la pomme de terre portent davantage sur des modifications de sa composition (amidon, sucres, protéines, etc.) que sur des résistances à des herbicides ou à des insectes ou maladies ..
Recherche fondamentale
thumb|Culture tissulaire in vitro d'explants de pomme de terre La création de variétés transgéniques sert dans certaines études de recherche fondamentale, notamment pour comprendre le fonctionnement de certains gènes.
En 1999, une étude germano-américaine portant sur l'insertion d'un gène exprimant le phytochrome B d'une espèce d'Arabidopsis dans une pomme de terre transgénique (dérivée du cultivar 'Désirée') a montré la possibilité d'augmenter les performances photosynthétique de la plante et sa longévité physiologique ..
En Allemagne, l'Institut Max-Planck de physiologie moléculaire des plantes à Golm (Potsdam) étudie des pommes de terre dont on a modifié la densité stomatale dans le but de favoriser les échanges gazeux et donc d'améliorer le métabolisme et la croissance.
En France, en 2001, des pommes de terre génétiquement modifiées par intégration du gène de la nitrate réductase du tabac (gène nia2) ont été cultivées en serre à Ploudaniel par une équipe de l'INRA pour étudier le métabolisme de l'azote dans la plante..
Applications agronomiques