Biotechnologies vgtales

Biotechnologies vgtales

Cours Master 1 Recherche Anne 2006-2007

Marie Franoise Niogret et Antoine Gravot

Cours n1: Introduction aux biotechnologies vgtales, totipotence de la cellule vgtale 1. Biotechnologie: Dfinitions

Dfinitions issues du gnie des procds

Utilisation des techniques de fermentation et drives

Production industrielle de biens et de services par des procds faisant appel des organismes biologiques, et fonde sur des expertises dans les domaines de la microbiologie, la biochimie et lingnierie chimique (Carl Gordon Heden, 1961)

Dfinitions issues du gnie gntique

Utilisation des techniques de lADN recombinant pour la production de protines recombinantes ou lamlioration de certains caractres chez des organismes gntiquement modifis dans une optique de production.

Dfinitions synthtiques

Mise en uvre de matriel biologique pour une production de biens et de services (Dfinition de lOCDE en 1980)

Utilisation contrle grande chelle de matriel biologique ventuellement gntiquement modifi (Grard Coutouly)

La biotechnologie est une technologie base sur la biologie, plus particulirement dans le contexte de lagriculture, de la science des aliments et de la mdecine (Wikipedia, version anglaise)

Domaines des biotechnologies vgtales qui (le plus souvent) ne rentrent pas dans les dfinitions gnrales concernant les biotechnologies

Utilisation des cultures in vitro ou de techniques molculaires pour la cration varitale, mais sans avoir recours la transgense.

( haplomthodes

( culture de mristmes

( sauvetage dembryons

( Slection assiste par marqueurs( Cration de variabilit (vitrovariation, mutagense)

Utilisation de techniques molculaires pour lidentification de matriel vgtal Utilisation des cultures in vitro pour la multiplication conforme

Et pourtant, cest concrtement ce que font beaucoup dentreprises de biotechnologies vgtales (exemples: Bretagne Biotechnologie Vgtale, BioPlant in vitro, Phytesia)

Lectures conseilles

Grard Coutouly Les biotechnologies : la part industrielle

Disponible ladresse http://www.crdp-strasbourg.fr/sciences/biotech/pdf/c.pdf Document de synthse de 80 pages sur les biotechnologies en gnral, avec des aspects de dfinition et dhistoireBiotechnologies vgtales: ensemble de documents mis par le groupement national interprofessionnel des semences sur le site http://www.gnis-pedagogie.org/pages/classbio/intro.htm2. Totipotence: dfinitionChez les plantes, la totipotence peut se dfinir comme la proprit quont certaines cellules de pouvoir rgnrer un individu lorsquelles sont places dans des conditions appropries, en passant ventuellement par une tape de ddiffrenciation

3. Aspects historiques du dveloppement des cultures in vitroHaberlandt (1854-1945)

Quelques dates

1934 : Identification de lacide indole actique (IAA) par Kogl

1934 : Gautheret choue dans la culture de cambium de ligneux

1935 : White russit la culture de racines de tomates

1939 : Gautheret cultive du cambium de carotte et de tabac (utilisation dauxine)1941 : le lait de coco dans la composition du milieu de culture in vitro de Datura

1943-1950 : Travaux sur lagent bactrien de la galle du collet

1949 : culture in vitro de fruits (Nitsch)

1951 : culture dovaires (Nitsch)

1951 : Contrle chimique de la croissance et de la formation dorganes (Skoog)

1952 : microbouturage

1952 : culture dembryons de Dahlia viross

1953 cal haploide partir de pollen

1954 : cal partir dune cellule unique (Muir)

1955 : Identification de la kintine (une cytokinine)

1956 : brevet sur la production de substances partir de cultures de tissus vgtaux (Phaseolus) par Routien JB et Nickell LG1956 premires cultures de suspensions cellulaires

1957 Skoog et Miller tablissent le cadre thorique de linfluence de la balance hormonale auxine/cytokinine sur lorganogense

1957 culture danthres excises

1958 cultures dovules de pavot

1958 embryogense somatique

1960 : prparation de protoplastes par digestion enzymatique

1964 : gnration artificielle dindividus haplodes de Datura

1965 : Vasil et Hildebrandt rgnrent un plant de tabac partir dune cellule isole

1970 : Fusion de protoplastes

1977 : Racteur de 20 000 L pour la culture de tabac

1978 : production lchelle industrielle de shikonine rendue possible par la slection de lignes cellulaires fortement productrices (Tabata M)

1979 : Utilisation le linclusion de cellules dans des billes dalginates pour la biotransformation

1982 : transformation de protoplastes par de lADN nu

1983 : Mitsui Petrochemicals produit de la shikonine avec des racteurs de cellules Lithospermum

1984 : Transformation de protoplastes de tabac et rgnration dun plant transform (Paszowsky)

1984 : Agrotransformation de disques folliaires (Horsch)

1984 : Electroporation

1987 : Canon particules

1991 : cryopreservation de lignes cellulaires de Catharantus

1994 : Premier OGM vgtal commercialis : La varit de tomates Flavr Savr invente et commercialise par la socit CALGENE (chec commercial)1996: Premier mas transgnique commercialis aux USA

Conclusion4. Applications et limites de la totipotence vgtale

Applications: schma synthtique dcrivant lexploitation de la totipotence pour faire de la micropropagationLimites:Impossibilits techniques, variations somaclonales5. Quels sont les mcanismes sous-jacents la totipotence?

Arguments classiques rendant compte de la totipotence des cellules vgtalesDveloppements rcents:

Le fonctionnement des mristmes: un domaine de recherche trs actif

Notion de cellule souche

Notion de niche de cellule soucheLectures conseilles

Grafi G. How cells dedifferentiate: a lesson from plants (2004) Developmental Biology 268 : 1 6

Organogenesis in vitro

Sugiyama M. Organogenesis in vitro (1999) Current Opinion in Plant Biology 2:6164

6. Signification de la totipotence des cellules vgtales

La totipotence des cellules vgtales autorise la croissance indfinie Relation croissance indfinie/architecture / autotrophie

Relation croissance indfinie / vie fixe / adaptation lenvironnement

Ouvrages conseillsFrancis Hall (2004) Eloge de la plante : Pour une nouvelle biologie Ed: Seuil - Point Sciences