L’ingénierie génétique végétale implique l’introduction intentionnelle d’ADN étranger dans le génome végétal. Les deux méthodes de transformation les plus utilisées sont la transformation médiée par Agrobacterium et la livraison balistique de particules.
Agrobacterium tumefaciens est une bactérie du sol qui transfère naturellement un segment de son plasmide Ti (ADN-T) dans les cellules végétales. L’ADN-T est flanqué de séquences bordières gauche et droite reconnues par le complexe protéique Vir bactérien. Dans les systèmes de vecteurs binaires, l’ADN-T portant le gène d’intérêt et un marqueur sélectionnable est cloné dans un petit plasmide, tandis que les protéines Vir sont fournies en trans par un plasmide auxiliaire dans la même souche d’Agrobacterium.
La transformation médiée par Agrobacterium est la méthode de choix pour les plantes dicotylédones et de nombreuses monocotylédones. Les méthodes de disque foliaire, de coculture et d’immersion des fleurs exposent les tissus végétaux à Agrobacterium. La méthode d’immersion des fleurs, largement utilisée pour Arabidopsis, consiste à tremper les fleurs en développement dans une suspension d’Agrobacterium, transformant le gamétophyte femelle.
La transformation balistique (pistolet à gènes) accélère des microprojectiles enrobés d’ADN dans les cellules végétales à l’aide d’hélium comprimé. Les particules pénètrent la paroi cellulaire et la membrane, délivrant l’ADN directement dans le noyau ou le chloroplaste. Cette méthode est efficace pour les plantes récalcitrantes à Agrobacterium, y compris les céréales comme le blé et le maïs, et pour la transformation chloroplastique.
La sélection des cellules transformées utilise des gènes marqueurs conférant une résistance aux antibiotiques ou aux herbicides. Les marqueurs sélectionnables courants incluent nptII (résistance à la kanamycine), hpt (résistance à l’hygromycine) et bar (résistance à la phosphinothricine). Les gènes rapporteurs tels que gus (β-glucuronidase) et gfp (protéine fluorescente verte) permettent l’identification visuelle des tissus transformés.
Les gènes marqueurs sélectionnables peuvent être retirés dans les générations suivantes en utilisant des systèmes de recombinaison site-spécifique comme Cre-lox ou FLP-FRT. La transformation sans marqueur produit des plantes sans gènes de résistance aux antibiotiques, répondant aux préoccupations réglementaires et d’acceptation publique.
Les applications incluent les cultures résistantes aux herbicides (Roundup Ready), les cultures Bt résistantes aux insectes, l’amélioration du contenu nutritionnel (Riz doré), la tolérance à la sécheresse et la production de protéines pharmaceutiques dans les plantes. L’édition génomique par CRISPR-Cas9 remplace de plus en plus les approches transgéniques traditionnelles.
