DD1998-22 : Détermination du risque environnemental associé aux lignées T14 et T25 de maïs (Zea mays) tolérant le glufosinate-ammonium, créées par AgrEvo Canada Inc.

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Distribué : 1997-03

Le présent document de décisions vise à expliquer la décision réglementaire prise conformément à la directive Dir94-08 : Critères d'évaluation du risque environnemental associé aux végétaux à caractères nouveaux, au cahier parallèle Dir94-11 : La biologie du Zea mays L. (maïs), et à la directive Dir95-03, Lignes directrices relatives à l'évaluation de végétaux à caractères nouveaux utilisés comme aliments du bétail.

L'Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA), et plus précisément le Bureau de biotechnologie végétale de la Division de la  production et de la protection des végétaux et la Section des aliments du bétail de la Division de la santé des animaux et de l'élevage, avec la participation de l'Unité d'évaluation des risques phytosanitaires, a évalué les données présentées par la société AgrEvo Canada Inc. à l'égard des lignées de maïs T14 et T25. Ces lignées ont été transformées par l'introduction d'un gène leur conférant une tolérance à l'herbicide Liberty Link™ (glufosinate-ammonium). L'ACIA a ainsi établi que ces végétaux à caractère nouveau ne présentent aucun risque supplémentaire pour l'environnement ou à titre d'aliments du bétail, par rapport aux variétés de maïs déjà commercialisées.

La dissémination en milieu ouvert, y compris l'utilisation comme aliments du bétail, des maïs T14 et T25 de la société AgrEvo est par conséquent autorisée. Toute autre lignée et tout hybride intraspécifique de Zea mays qui seraient issus de la même transformation ainsi que tous leurs descendants peuvent également être disséminés, pourvu qu'aucun croisement interspécifique n'ait été réalisé, que l'utilisation prévue soit semblable et qu'une caractérisation approfondie ait démontré que ces végétaux ne présentent aucun autre caractère nouveau et que les lignées qui en résultent sont essentiellement équivalentes aux variétés de maïs déjà cultivées, quant à leur impact possible sur l'environnement et à leur innocuité comme aliments du bétail.

Table des matières

  1. Brève identification des végétaux à caractère nouveau (VCN)
  2. Données de base
  3. Description du caractère nouveau
    1. Tolérance au glufosinate-ammonium
    2. Le gène de la résistance à l'ampicilline
    3. Méthode de mise au point
    4. Stabilité de l'intégration au génome de la plante
  4. Critères d'évaluation du risque environnemental
    1. Possibilité que les VCN se comportent comme des mauvaises herbes pour l'agriculture ou envahissent les milieux naturels
    2. Possibilité de flux génétique vers des espèces sauvages apparentées risquant de produire des hybrides se comportant davantage comme des mauvaises herbes ou possédant une plus grande capacité d'envahissement
    3. Possibilité que les VCN deviennent nuisibles
    4. Impact possible sur les organismes non visés
    5. Impact possible sur la biodiversité
  5. Évaluation des VCN à titre d'aliments du bétail
    1. Composition nutritionnelle du VCN
    2. Facteurs antinutritionnels
  6. Décisions réglementaires

I. Brève identification des végétaux à caractères nouveaux (VCN)

Désignation des VCN : Lignées de maïs Liberty Link™ T14 et T25

Demandeur : AgrEvo Canada Inc.

Espèce végétale : (maïs) Zea mays L.

Caractères nouveaux : : Tolérance à l'herbicide Liberty Link™ (glufosinate-ammonium)

Méthode d'introduction du caractères : Transformation au moyen de l'Agrobacterium tumefaciens

Utilisation proposée des VCN : Production de maïs jaune denté comme maïs- grain et maïs d'ensilage. Les végétaux ne seront pas cultivés à l'extérieur des zones maïsicoles actuelles.

II. Données de base

La société AgrEvo Canada Inc. (la société AgrEvo) a mis au point les lignées de maïs T14 et T25 tolérant le Liberty Link™, herbicide non résiduel à large spectre d'efficacité, à base de glufosinate-ammonium. Ces deux lignées de maïs permettront d'utiliser le Liberty Link™ comme herbicide de postlevée. Elles offriront ainsi une solution de rechange pour le désherbage du maïs, ce qui pourra réduire la dépendance de cette culture à l'égard des herbicides incorporés au sol.

La mise au point des lignées T14 et T25 repose sur la technologie de l'ADN recombinant : on a introduit un gène bactérien synthétique dans une lignée de Zea mays. Ce gène code l'enzyme phosphinothricine acétyltransférase (PAT), qui inactive le glufosinate-ammonium par acétylation. Un deuxième gène, conférant une résistance à l'ampicilline, un antibiotique, a également été introduit dans la séquence génétique initiale, mais aucune copie intacte de ce gène, ni aucun de ses produits géniques, n'ont été détectés chez les lignées T14 et T25. D'ailleurs, le gène ne présente aucun intérêt agronomique; il n'a servi à la mise au point des séquences renfermant le gène de la tolérance à l'herbicide.

Au Canada, les lignées T14 et T25 font l'objet d'essais au champ en milieu fermé depuis 1993, en Ontario.

La société AgrEvo a fourni des données sur l'identité des transformants T14 et T25, une caractérisation moléculaire de ces transformants, une description détaillée de la méthode de modification ainsi que des données et des renseignements sur la stabilité de l'insertion du gène et sur le rôle de celui-ci et de ses séquences régulatrices chez les organismes donneurs. La société AgrEvo a également produit la séquence nucléotidique complète des éléments insérés. Elle a aussi identifié et caractérisé la protéine nouvelle et fourni de l'information sur le degré d'expression du gène dans les végétaux transformés.

La société AgrEvo a comparé certaines caractéristiques agronomiques, telles que le rendement, la hauteur des plantes, la capacité de survie hivernale, la période de floraison et la sensibilité aux maladies, à celles de contreparties non modifiées de Zea mays. La société AgrEvo a aussi évalué les effets des résidus de maïs T14 et T25 et fourni des données sur la dormance et la levée des graines chez les générations subséquentes de plants spontanés. Elle a aussi évalué le degré d'adaptation au stress des deux lignées, y compris leur sensibilité à divers pathogènes et ravageurs du maïs et aux herbicides (autres que le glufosinate-ammonium) normalement utilisés pour détruire les plants spontanés de maïs ainsi que les mauvaises herbes des cultures de maïs. Des études sur la capacité d'envahissement des deux lignées ont été menées dans des milieux perturbés, non perturbés et cultivés.

Le Bureau de biotechnologie végétale de la Division de la santé et de la protection des végétaux de l'ACIA, avec la participation de l'Unité d'évaluation des risques phytosanitaires, a examiné les renseignements susmentionnés en fonction des critères suivants, énoncés dans la directive de réglementation Dir94-08 sur l'évaluation du risque environnemental associé aux végétaux à caractère nouveau :

  • possibilité que les VCN se comportent comme une mauvaise herbe pour l'agriculture ou envahisse les habitats naturels;
  • possibilité de flux génétique vers des espèces sauvages apparentées risquant de produire des hybrides se comportant davantage comme des mauvaises herbes ou possédant une plus grande capacité d'envahissement;
  • possibilité que le VCN deviennent nuisibles;
  • impact possible des VCN ou de ses produits géniques sur des espèces non visées, y compris l'être humain;
  • impact possible sur la biodiversité.

La Section des aliments du bétail de la Division de la santé des animaux et de l'élevage de l'ACIA a également examiné les renseignements susmentionnés, en fonction des critères servant énoncés dans la directive de réglementation Dir95-03, Lignes directrices relatives à l'évaluation des végétaux à caractères nouveaux utilisés comme aliments du bétail, à l'égard de l'innocuité et de l'efficacité des aliments du bétail :

  • impact possible sur le bétail lui-même;
  • impact possible sur la nutrition du bétail.

III. Description du caractère nouveau

1. Tolérance au glufosinate-ammonium

  • L'ingrédient actif du glufosinate-ammonium, la phosphinothricine (L-PPT), inhibe la glutamine synthétase, ce qui provoque l'accumulation de concentrations létales d'ammoniaque chez les plantes sensibles dans les quelques heures suivant l'application de l'herbicide.
  • Le gène de la tolérance à la phosphinothricine inséré dans le génome des lignées T14 et T25 code la phosphinothricine acétyltransférase (PAT). Cette enzyme détoxifie la phosphinothricine par acétylation et en fait un composé inactif. Elle présente une spécificité de substrat extrêmement élevée à l'égard de la L-PPT et de la diméthylphosphinothricine (DMPT), et des données expérimentales montrent clairement que ni l'acide L-glutamique (analogue de la L-PPT), ni la D-PPT, ni aucun autre acide aminé ne peuvent être acétylés par la PAT.
  • Le gène synthétique codant la PAT a été obtenu à partir d'un gène isolé chez une bactérie aérobie du sol, le Streptomyces viridochromogenes. L'enzyme PAT est présente à l'état naturel dans le sol. De manière générale, les acétyltransférases sont omniprésentes dans la nature.
  • Le gène est lié à un promoteur constitutif. La quantité de protéine produite par l'expression du gène a été mesurée dans les tissus végétaux, dans les grains et dans le maïs ensilé.
  • La PAT produite par les lignées T14 et T25 a été comparée à celle produite par la lignée transformée de canola HCN92 (voir DD95-01 : Détermination du risque environnemental associé au HCN92, lignée de canola tolérant le glufosinate- ammonium créée par AgrEvo Canada Inc.). Le poids moléculaire et l'immunoréactivité de la PAT obtenue étaient semblables pour les deux plantes. De même, le poids moléculaire de la PAT produite par la plante était semblable à celui de la PAT produite chez la bactérie. Il est donc peu probable que la protéine ait subi une glycosylation ou une autre modification post-traductionnelle. Par ailleurs, des études ont montré que l'enzyme devient inactive en moins d'une minute lorsqu'elle est soumise aux conditions qui règnent normalement dans l'estomac des mammifères.
  • La séquence nucléotidique du gène a été fournie. Elle ne présentait aucune homologie appréciable avec celle de toxines ou allergènes connus.

2. Le gène de la résistance à l'ampicilline

  • Un gène conférant une résistance à l'ampicilline a été utilisé pendant la mise au point de la séquence génétique introduite dans les lignées de maïs T14 et T25. Ce gène ne visait aucunement à conférer une propriété agronomique quelconque au végétal.
  • Une analyse des lignées T14 et T25 a montré que ni l'une ni l'autre ne possède la séquence complète du gène de la résistance à l'ampicilline. La copie gène introduite chez les deux lignées n'est pas fonctionnelle, puisqu'elle n'est pas accompagnée des séquences régulatrices nécessaires à son expression chez les végétaux.

3. Méthode de mise au point

  • Une lignée de maïs maintenue en culture tissulaire a été utilisée comme source de protoplastes. De l'ADN renfermant le gène codant la PAT a été combiné aux protoplastes. Des colonies de cellules issues de ce mélange ont ensuite été régénérées, et les transformants ont été sélectionnés au moyen d'un milieu renfermant du glufosinate-ammonium.
  • Deux transformants primaires, appelés T14 et T25, ont ensuite été rétrocroisés avec les deux lignées pures commerciales, appartenant au domaine public, et avec des lignées pures brevetées de maïs jaune denté.

4. Stabilité de l'intégration au génome de la plante

  • D'après les données fournies, une seule copie de la séquence génétique s'est insérée dans le cas de la lignée T25, tandis que trois copies se sont insérées dans le cas de la lignée T14.
  • Les deux lignées Liberty Link™ sont séparées des transformants originaux par plusieurs générations.

IV. Critères d'évaluation du risque environnemental

1. Possibilité que le VCN se comportent comme une mauvaises herbes pour l'agriculture ou envahissent les habitats naturels

L'ACIA a évalué les données présentées par la société AgrEvo sur la biologie de reproduction et de survie des lignées T14 et T25 et a conclu que la vigueur végétative, la capacité de survie hivernale, période de floraison, le rendement grainier et la dormance des graines se situaient dans les limites normales de l'expression de ces caractères chez les contreparties non modifiées de Zea mays. La séquence génétique introduite chez les lignées T14 et T25 ne renferme aucun gène améliorant la tolérance au froid ou la capacité de survie hivernale. Les parcelles de lignées Liberty Link™ et les parcelles témoins de contreparties non modifiées ne présentaient aucune différence appréciable quant au nombre de plants spontanés apparaissant l'année suivant les essais.

À partir de ces données, l'ACIA estime que les lignées de maïs issues des transformants T14 et T25 ne présentent aucune adaptation supplémentaire au stress, outre leur résistance au glufosinate-ammonium. La résistance ou sensibilité aux principaux ravageurs et pathogènes du Zea mays se situait dans les limites normalement observées chez variétés commerciales de cette espèce.

La biologie du Zea mays, décrite dans le document Dir94-11, montre que les plants non modifiés de cette espèce n'envahissent pas les milieux naturels au Canada. En effet, le maïs ne risque pas de se comporter en mauvaise herbe, en raison de caractères comme l'indéhiscence de l'épi, l'absence de dormance chez la graine et la capacité compétitive médiocre de la plantule. Or, d'après l'information fournie par la société AgrEvo, on peut conclure que les lignées T14 et T25 ne diffèrent pas sous ce rapport de leurs contreparties non transformées. La capacité d'envahissement a été étudiée dans des milieux perturbés et non perturbés, et il semble que les deux lignées ne sont ni plus envahissantes ni plus persistantes que leurs contreparties déjà commercialisées. Aucun avantage compétitif n'a été conféré aux sujets tolérant le glufosinate-ammonium, outre cette tolérance. Or, celle-ci ne peut en elle-même faire que les plantes se comportent en mauvaises herbes, puisque le glufosinate-ammonium n'est pas utilisé en ce moment dans les cycles de rotation du maïs. Les plants spontanés de maïs tolérant le glufosinate-ammonium sont faciles à éliminer par des méthodes mécaniques ou au moyen d'autres herbicides disponibles.

À la lumière de ces considérations et du fait que le caractère nouveau n'a pas pour objet de rendre les maïs T14 et T25 nuisibles ou envahissants, l'ACIA conclut que ces VCN ne risquent pas plus de se comporter en mauvaises herbes ou de devenir envahissants que les variétés de maïs actuellement commercialisées.

Note : Comme préoccupation à plus long terme, il faut citer, en cas d'adoption généralisée de plusieurs systèmes différents de culture et de lutte contre les mauvaises herbes à l'aide d'herbicides spécifiques, l'apparition éventuelle de plants spontanés présentant des résistances nouvelles à divers herbicides. Ce phénomène pourrait compromettre l'utilité actuelle et les avantages potentiels de ces herbicides. Le personnel de vulgarisation agricole des secteurs public et privé doit donc promouvoir des pratiques de gestion prudentes auprès des agriculteurs qui font appel à l'une ou l'autre de ces cultures tolérantes, de manière à réduire au minimum le risque de résistance multiple.

2. Possibilité de flux génétique vers des espèces sauvages apparentées risquant de produire des hybrides se comportant davantage comme des mauvaises herbes ou possédant une plus grande capacité d'envahissement

Selon le document Dir94-11, décrivant la biologie du maïs, il n'existe au Canada aucune espèce sauvage apparentée s'hybridant naturellement avec le Zea mays.

En conséquence, l'ACIA estime qu'un flux génétique depuis les lignées T14 et T25 vers des espèces apparentées ne peut se produire au Canada.

3. Possibilité que le VCN devienne nuisible

L'effet recherché au moyen du caractère nouveau est sans rapport avec la capacité des VCN à devenir des mauvaises herbes, et le Zea  mays n'est pas considéré au Canada comme une espèce nuisible (Dir 94-11). De plus, les caractéristiques agronomiques, le degré d'adaptation au stress et la composition quantitative des lignées de maïs issues des transformants T14 et T25 se sont révélés conformes aux gammes de valeurs observées chez les variétés de Zea mays actuellement commercialisées. On peut donc conclure que le risque que la plante devienne nuisible n'a pas été modifié par inadvertance.

Par conséquent, l'ACIA estime que les lignées Liberty Link™ ne présentent pas de risque accru de devenir nuisibles.

4. Impact possible sur les organismes non visés

La PAT, responsable de la tolérance au glufosinate-ammonium, présente une activité enzymatique très spécifique, ne possède aucune stabilité protéolytique ou thermique et ne nuit pas au métabolisme de la plante. D'ailleurs, d'autres espèces, dont le blé, l'orge, la lentille, le pois, le lin et la luzerne, ont été modifiées par une technique d'ADN recombinant de manière à produire de la PAT, et aucun effet n'a été observé dans les cultures de ces végétaux transformés, quant à leur performance agronomique. Comme la quantité de PAT produite par les lignées T14 et T25 est comparable à celle observée chez les transformants analogues des autres espèces, l'ACIA estime que les deux lignées ne devraient avoir aucun effet résiduel appréciable. Par ailleurs, la PAT est rapidement inactivée dans les sucs stomacaux et intestinaux des mammifères, par dégradation enzymatique et la protéolyse acide. De plus, comme la PAT ne possède aucun site potentiel de glycosylation ni aucune stabilité protéolytique ou thermique, il est peu probable qu'elle se révèle allergène. D'ailleurs, une recherche parmi les séquences d'ADN répertoriées dans la base de données GENEBANK n'a permis de relever aucune homologie appréciable avec des toxines ou des allergènes connus.

Compte tenu de ce qui précède, l'ACIA conclut que la dissémination des lignées de maïs T14 et T25 en milieu ouvert n'aurait pas sur les organismes ayant des interactions avec le Zea mays, y compris l'être humain, d'autres effets que ceux observés dans le cas des contreparties déjà commercialisées.

5. Impact possible sur la biodiversité

Les lignées T14 et T25 ne possèdent aucun caractère phénotypique nouveau qui pourrait en étendre l'utilisation au-delà des zones maïsicoles canadiennes actuelles. Leur dissémination n'aurait donc aucun impact global sur la biodiversité végétale. Elle n'aurait également aucun impact global sur la biodiversité animale ou microbienne, puisque l'enzyme PAT ne devrait pas modifier le métabolisme de la plante de manière qu'elle produise de nouveaux composés.

L'ACIA conclut donc que l'effet possible des maïs T14 et T25 sur la biodiversité est équivalent à celui des variétés de maïs actuellement commercialisées.

V. Évaluation des VCN à titre d'aliments du bétail

1. Composition nutritionnelle des VCN

Les lignées de maïs tolérant le glufosinate-ammonium ont été comparées à des lignées apparentées quant à la teneur des grains et des plantes entières en protéines, en lipides et en fibres. Globalement, la teneur en protéines des grains et des plantes entières était significativement plus élevée chez les VCN que chez les contreparties utilisées comme témoins. Ces différences sont imputables au fait que les lignées transformées ne constituent pas des isolignées génétiquement parfaites de leurs contreparties. Une certaine variation peut donc être due à des différences génétiques qui sont sans rapport avec la transformation. Dans tous les cas, la teneur en protéines se situait à l'intérieur des limites normales citées pour le maïs dans les publications.

De petites différences, moins significatives, ont été observées chez certaines lignées en ce qui concerne les teneurs en fibres et en lipides. En fait, ces différences pouvaient être significatives ou non significatives, selon le test de comparaison multiple utilisé. Il semble donc que les différences observées entre lignées transformées et non transformées sont probablement davantage imputables aux conditions expérimentales qu'à l'introduction du gène nouveau. Comme dans le cas des protéines, toutes les valeurs se situaient à l'intérieur des limites normales citées pour le maïs.

2. Facteurs antinutritionnels

On ne relève chez l'espèce Zea mays aucun cas de production de facteur antinutritionnel, et on ne croit pas que la transformation qui a donné naissance aux lignées T14 et T25 puisse induire la synthèse de tels facteurs.

VI. Décisions réglementaires

Après examen des données et des renseignements présentés par la société AgrEvo et comparaison des lignées T14 et T25 avec leurs contreparties de maïs non transformées, l'ACIA conclut que le gène nouveau, le produit génique qui en résulte et le caractère nouveau qui y est associé ne confèrent aux lignées T14 et T25 aucun avantage écologique voulu ou non voulu.

La dissémination en milieu ouvert, y compris l'utilisation comme aliments du bétail, des maïs T14 et T25 de la société AgrEvo est par conséquent autorisée. Toute autre lignée et tout hybride intraspécifique de Zea mays qui seraient issus de la même transformation ainsi que tous leurs descendants peuvent également être disséminés, pourvu qu'aucun croisement interspécifique n'ait été réalisé, que l'utilisation prévue soit semblable et qu'une caractérisation approfondie ait démontré que ces végétaux ne présentent aucun autre caractère nouveau et que les lignées qui en résultent sont essentiellement équivalentes aux variétés de maïs déjà cultivées, quant à leur impact possible sur l'environnement et à leur innocuité comme aliments du bétail.

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