DD2002-35 : Détermination du risque associé à la lignée 603 de maïs (Zea mays L.) Roundup Ready^MC, créée par la Monsanto Canada Inc.

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Distribué : 2001-03

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), plus précisément le Bureau de la biosécurité 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, a évalué les données présentées par la société Monsanto Canada Inc. relativement à la lignée 603 de maïs tolérant l'herbicide glyphosate. L'ACIA a établi que ce végétal à caractère nouveau (VCN) ne présente aucune interaction environnementale modifiée ni aucun danger pour le bétail consommant des aliments dérivés de ce VCN, par rapport aux variétés de maïs déjà commercialisées au Canada.

La dissémination en milieu ouvert de la lignée 603 de maïs, y compris son utilisation comme aliment du bétail, est par conséquent autorisée à compter du 7 mars 2001. 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 dans l'environnement et utilisés comme aliments du bétail, pourvu qu'aucun croisement interspécifique ne soit 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 sûreté comme aliments du bétail.

L'importation de la lignée 603 de maïs est soumise aux mêmes exigences phytosanitaires que ses contreparties non modifiées.

L'évaluation du VCN quant à son innocuité comme aliment pour la consommation humaine relève de Santé Canada et fait l'objet d'un document distinct.

Table des matières

Brève identification du végétal à caractère nouveau (VCN)
Données de base
Description du caractère nouveau
Critères d'évaluation de la sécurité environnementale
Critères d'évaluation nutritionnelle en vue de l'utilisation comme aliment du bétail
1. Composition nutritionnelle du VCN
2. Facteurs antinutritionnels
Décision réglementaire

I. Brève identification du végétal à caractère nouveau (VCN)

Désignation du VCN : Lignée 603

Demandeur : Monsanto Canada Inc.

Espèce végétale : Zea mays L.

Caractère nouveau : Tolérance au glyphosate (herbicide)

Méthode d'introduction du caractère : Bombardement de cellules de maïs au moyen de microprojectiles.

Utilisation proposée du VCN : Production de maïs pour la consommation humaine (grain, semoule et huile) et pour l'alimentation animale (grain, épis, huile, tourteau et autres sous-produits ainsi que maïs à ensilage). Le VCN ne sera pas cultivé au Canada à l'extérieur des zones maïsicoles habituelles.

II. Données de base

La société Monsanto Canada Inc. (la Monsanto) a créé une lignée de maïs issue des lignées pures AW x CW mais renfermant une variante du gène epsps codant la 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthétase (EPSPS), laquelle variante confère à la lignée une tolérance nouvelle au glyphosate, matière active de l'herbicide Roundup^MC. Cette tolérance permet de combattre ou éliminer certaines mauvaises herbes d'importance économique pour la production de maïs.

La lignée 603 tolérant le glyphosate a été mise au point par la technique de l'ADN recombinant. La séquence codant l'EPSPS chez la souche CP4 de l'Agrobacterium sp. (CP4 epsps) a été introduite dans des cellules de maïs d'une lignée maintenue par culture cellulaire. Les cellules de maïs ont ensuite été exposées au glyphosate, et celles produisant la protéine CP4 EPSPS ont été reconnues à leur tolérance à cet herbicide. La protéine CP2 EPSPS réduit la sensibilité de la cellule au glyphosate au site d'activité de cet herbicide, situé dans le chloroplaste. La séquence CP4 epsps est jointe à la séquence codant un peptide chloroplastique de transport, ce qui a pour effet de diriger la séquence CP4 epsps vers le chloroplaste, où a lieu la synthèse des acides aminés.

La Monsanto a fourni des données sur l'identité de la lignée 603, une description détaillée de la méthode de transformation ainsi que des données et de l'information sur le site d'insertion du gène nouveau, sur le nombre de copies et le degré d'expression de ce gène chez le VCN ainsi que sur le rôle de ce gène et de ses séquences régulatrices chez les organismes donneurs. La Monsanto a aussi présenté la séquence d'acides aminés de la protéine CP4 EPSPS. Cette protéine, lorsque produite par le maïs, s'est révélée équivalente à celle produite par un système d'expression semblable mis au point chez la bactérie Escherischia coli. La bactérie ainsi modifiée a également été utilisée pour produire une quantité suffisante de protéine CP4 EPSPS pure pour les essais d'innocuité. La Monsanto a aussi fourni des références aux publications scientifiques pertinentes.

La lignée 603 a fait l'objet d'essais au champ aux États-Unis en 1997, 1998 et 1999 ainsi qu'au Canada, aux États-Unis, en Argentine, en France et en Italie en 2000.

Les caractéristiques agronomiques d'hybrides de maïs issus de la lignée 603, telles le taux de germination des graines, la vigueur végétative (hauteur de la plante), la précocité de maturation, la période de floraison ainsi que la sensibilité à divers ravageurs et pathogènes du Zea mays, ont été comparées aux caractéristiques de contreparties non modifiées de Zea mays.

Le Bureau de la biosécurité végétale (BBV) de la Division de la production et de la protection des végétaux de l'ACIA a examiné les renseignements susmentionnés à la lumière des critères suivants servant à l'évaluation du risque environnemental associé aux végétaux à caractères nouveaux, lesquels critères sont énoncés dans la directive de réglementation Dir94-08 :

possibilité que le VCN se comporte comme une mauvaise herbe pour l'agriculture ou envahisse les milieux 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 devienne nuisible;
impact possible du 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 étudié l'information fournie par la Monsanto, à la lumière des critères suivants servant à l'évaluation de l'innocuité et de l'efficacité des aliments du bétail, lesquels critères sont énoncés dans la directive de réglementation Dir95-03 :

effets possibles sur le bétail lui-même;
effets possibles sur la nutrition du bétail.

III. Description du caractère nouveau

1. Méthode de mise au point

La lignée 603 a été mise au point par bombardement au moyen de microprojectiles renfermant un fragment d'ADN isolé sur gélose et désigné PV-ZMGT32L. Ce fragment renferme le gène CP4 epsps, provenant de la souche CP4 de l'Agrobacterium sp. Le plasmide vecteur a été construit de manière à inclure deux cassettes adjacentes, dont chacune renferme un seule copie du gène CP4 epsps et permet l'expression de ce gène chez le végétal. Dans la première cassette, la séquence codante du gène est contrôlée par un intron et un promoteur de l'actine du riz, tandis que dans la seconde elle est contrôlée par un intron et un promoteur CaMV 35S amélioré (e35S) de la protéine de choc thermique du maïs. Aucun gène conférant une résistance à un antibiotique n'a été utilisé comme marqueur. Les cellules transformées affichant une tolérance au glyphosate ont été sélectionnées, puis placées dans un milieu de culture permettant leur régénération.

2. Tolérance au glyphosate

On a introduit dans la lignée 603 le gène CP4 epsps, qui est issu de la souche CP4 de l'Agrobacterium sp. et confère une tolérance au champ au glyphosate, matière active de l'herbicide Roundup^MC.
Une séquence de codage d'origine végétale codant la version optimisée d'un peptide chloroplastique de transport a été jointe à la séquence codante du gène CP4 epsps. Ce peptide aide l'enzyme EPSPS nouvellement traduite à pénétrer dans les chloroplastes, où a lieu la synthèse des acides aminés.
L'EPSPS est une enzyme qui joue un rôle dans la voie shikimique du métabolisme, essentielle à la biosynthèse des acides aminés aromatiques. La variante de l'enzyme EPSPS que produit naturellement le maïs est sensible au glyphosate : cet herbicide a pour effet de bloquer la voie shikimique, ce qui entraîne la mort de la plante ou une interruption de sa croissance. La lignée 603 produit plutôt la variante CP4 EPSPS de l'enzyme, qui lui confère une tolérance au glyphosate, puisqu'elle continue de catalyser la synthèse des acides aminés aromatiques malgré la présence de glyphosate. En effet, cet herbicide se lie beaucoup moins à la CP4 EPSPS qu'à l'EPSPS normalement produite par le maïs.
Un gène codant la CP4 EPSPS a été également été introduit chez la bactérie Escherischia coli, et l'enzyme produite par la bactérie ainsi modifiée a été comparée, par transfert Western, à la CP4 EPSPS produite par la lignée 603 ainsi qu'avec l'EPSPS produite par les sojas Roundup Ready^MC de la Monsanto, dont la dissémination en milieu ouvert a déjà été approuvée par l'ACIA. Toutes ces enzymes se sont révélées identiques, tant par épreuve immunologique que par électrophorèse. L'enzyme CP4 EPSPS produite par l'E. coli a ensuite été employée pour évaluer la cinétique enzymatique, pour effectuer des études toxicologiques et, comme étalon, pour mesurer la production de CP4 EPSPS par le maïs modifié.
La production d'enzyme CP4 EPSPS par le végétal a été mesurée par dosage immunoenzymatique (technique ELISA). La protéine est produite en petite quantité, selon une évaluation de la concentration présente dans les échantillons de fourrage et de grain provenant de la lignée 603, prélevés en 1998 dans le cadre d'essais répétés et non répétés. Les épreuves ELISA ont révélé que la concentration moyenne de CP4 EPSPS était de 25,6 µg/g (poids frais) dans le fourrage et de 10,9 µg/g (poids frais) dans le grain.
La protéine EPSPS s'est avérée labile lorsque soumise à une digestion. En effet, une étude par transfert Western a permis de constater que la digestion complète de la protéine prend au maximum 15 secondes en présence de liquides simulant les sucs gastriques (pepsine) et 10 secondes en présence de liquides simulant les sucs intestinaux (pancréatine).
Une étude faisant appel au gavage intensif de souris a montré que la CP4 EPSPS n'est pas toxique. Aucun effet négatif imputable au traitement n'a été observé chez les animaux auxquels on avait administré, par gavage oral, jusqu'à 572 mg/kg de l'enzyme.
La séquence d'acides aminés de la protéine CP4 EPSPS n'affiche aucune homologie structurelle appréciable avec des toxines, allergènes ou gliadines connus. (Les gliadines sont des allergènes dont on a relevé la présence chez le blé et d'autres céréales, mains non chez le maïs). Une base de données réunissant les séquences de 4677 protéines toxiques a été montée à partir de diverses bases de données publiques, et ces séquences ont été comparées à celle de la CP4 EPSPS, au moyen de l'outil d'alignement FASTA. Cette comparaison n'a permis de détecter aucune similarité de séquence qui soit pertinente sur le plan biologique. Par ailleurs, une base de données renfermant les séquences de 567 gliadines et autres allergènes a été montée, également à partir de bases de données publiques, et aucune similarité de séquence n'a été relevée entre ces allergènes et la CP4 EPSPS. Enfin, comme l'enzyme EPSPS est présente dans de nombreux aliments qui sont depuis longtemps consommés sans problème au Canada, il est peu probable qu'elle soit toxique ou allergène.

3. Stabilité de l'insertion dans le génome du végétal

Une analyse de la lignée 603 par transfert d'ADN (southern blot) a démontré la présence d'un seul site d'insertion, avec une copie complète de l'élément CP4 introduit, lequel renferme les deux cassettes incluant chacune le gène CP4 epsps.
Les données de transfert d'ADN ont été obtenues chez deux générations de la lignée 603, et la disposition des bandes était identique, ce qui démontre la stabilité de l'élément introduit dans le génome du végétal. D'autres données présentées par la Monsanto révèlent que la lignée 603 conserve sa tolérance au glyphosate pendant plusieurs générations.

IV. Critères d'évaluation de la sécurité environnementale

1. Possibilité que le VCN se comporte comme une mauvaise herbe pour l'agriculture ou envahisse des milieux naturels

Selon le document Dir94-11, décrivant la biologie du maïs (Zea mays), les sujets non modifiés de cette espèce n'envahissent pas les milieux sauvages 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. Selon les données fournies par la Monsanto, la lignée 603 et les hybrides qui en sont issus ne s'avèrent pas différents de leurs contreparties à cet égard.

L'ACIA a évalué les renseignements fournis par la Monsanto en ce qui concerne la biologie de reproduction et de survie des hybrides issus de la lignée 603 et a établi que la précocité d'établissement du peuplement, la vigueur végétative, la précocité de maturation et le rendement grainier se situent à l'intérieur des gammes de valeurs observées chez les hybrides de maïs actuellement commercialisés.

Aucun avantage compétitif n'a été conféré à la lignée 603, outre la tolérance au glyphosate. Or, cette tolérance ne peut en elle-même faire que la plante se comporte comme une mauvaise herbe ou devienne envahissante dans les milieux naturels, puisqu'aucun caractère ayant trait à la reproduction ou à la croissance n'a été modifié.

À la lumière de ces considérations et du fait que le caractère nouveau n'a pas pour objet de rendre la lignée 603 nuisible ou envahissante, l'ACIA conclut que ce VCN ne risque pas plus de se comporter en mauvaise herbe ni de devenir envahissant que les variétés de maïs actuellement commercialisées.

À plus long terme, l'adoption généralisée de plusieurs cultures différentes et de systèmes spécifiques de lutte contre les mauvaises herbes pourrait provoquer l'apparition de sujets spontanés présentant une gamme de résistances nouvelles à divers herbicides. Par conséquent, la présente technologie doit s'inscrire dans une démarche intégrée qui pourra inclure des herbicides actuellement disponibles ayant un mode d'action différent. Il faut également mettre en garde contre l'emploi, au sein d'une même rotation, de plusieurs cultures dont le succès dépend de la tolérance à un seul et même herbicide. En effet, l'utilisation continue d'un même herbicide peut créer une pression de sélection suffisamment forte pour favoriser l'apparition de mauvaises herbes résistantes à cet herbicide. Le personnel de vulgarisation agricole des secteurs public et privé doit donc encourager le producteur qui utilise l'une ou l'autre de ces cultures tolérantes à choisir soigneusement ses méthodes de lutte, afin de réduire au minimum l'apparition de végétaux tolérant l'herbicide, qu'il s'agisse de mauvaises herbes ou de sujets spontanés d'espèces cultivées précédemment.

2. Possibilités 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 apparentée s'hybridant naturellement avec le maïs.

En conséquence, l'ACIA conclut qu'un flux génétique depuis la lignée 603 vers des espèces sauvages apparentées au maïs ne peut pas se produire au Canada.

3. Possibilité que le VCN devienne nuisible

Les effets recherchés au moyen du caractère nouveau n'ont aucun lien avec le fait que le VCN puisse devenir une mauvaise herbe, sans compter que le maïs n'est pas considéré comme une espèce nuisible au Canada (Dir94-11). De plus, les caractéristiques agronomiques observées chez les hybrides modifiés se situent à l'intérieur de la gamme des valeurs affichées par les hybrides de maïs déjà commercialisés. Les caractéristiques de croissance du maïs n'ont donc pas été modifiées par inadvertance d'une manière pouvant influer sur le caractère plus ou moins nuisible du maïs. Les éventuels sujets spontanés de maïs de la lignée 603 seront tolérants au glyphosate, mais le producteur pourra les détruire au moyen d'herbicides ayant des modes d'action différents, ou au moyen de pratiques culturales ne faisant pas appel à des herbicides. Les observations au champ n'ont permis de relever aucune modification de la sensibilité du maïs aux maladies ou aux ravageurs.

L'ACIA estime par conséquent que la lignée 603 ne présente aucun risque accru de devenir un végétal nuisible.

4. Impact possible sur les organismes non visés

La caractérisation détaillée du gène nouveau et de l'enzyme codée par ce gène, résumée dans la partie III du présent document, permet de conclure que la production de la protéine nouvelle ne modifie en rien les propriétés toxiques ou allergènes de la plante. La protéine CP4 EPSPS ne présente aucune toxicité connue, ne confère aucune résistance aux ravageurs d'importance agricole et est présente dans une vaste gamme de végétaux et micro-organismes dont l'utilisation s'avère depuis longtemps sans danger. De plus, des essais faisant appel au gavage intensif de souris ont montré que la protéine n'affiche aucune toxicité orale aiguë.

À partir des renseignements qui précèdent, l'ACIA a établi que la dissémination en milieu ouvert de la lignée 603 de maïs ne modifiera pas de façon appréciable l'impact du végétal sur les autres organismes (y compris l'être humain), par rapport aux variétés actuelles de maïs.

5. Impact possible sur la biodiversité

La lignée 603 ne possède aucun caractère phénotypique nouveau qui puisse en étendre l'utilisation au-delà des zones maïsicoles canadiennes actuelles. Comme au Canada le maïs ne s'hybride avec aucune espèce sauvage apparentée, aucun caractère nouveau ne sera transféré dans les milieux sauvages.

L'utilisation des herbicides à large spectre vise spécifiquement à réduire les populations de mauvaises herbes dans les champs cultivés, ce qui peut entraîner une réduction locale de la biodiversité de ces espèces ainsi que des espèces de niveau trophique supérieur qui les exploitent. Il faut cependant se rappeler que cette réduction de la biodiversité des mauvaises herbes dans les champs cultivés n'est pas propre à l'utilisation des VCN et constitue au contraire une conséquence commune de presque tous les systèmes modernes d'agriculture.

L'ACIA en conclut que l'impact possible du maïs sur la biodiversité n'a pas été modifié dans le cas de la lignée 603.

V. Critères d'évaluation nutritionnelle en vue de l'utilisation comme aliment du bétail

1. Composition nutritionnelle du VCN

La lignée 603 a été comparée à la lignée dont elle est issue ainsi qu'à des variétés commerciales de maïs non modifiées, quant à la teneur du grain en protéines, en lipides, en cendres, en eau, en fibres, en glucides, en acides aminés, en acides gras, en vitamine E et en minéraux (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, P, K, Na et Zn) et à la teneur du fourrage en protéines, en lipides, en cendres, en eau, en fibres et en glucides. En tout et pour tout, 51 composantes nutritionnelles ont ainsi été évaluées. Tant pour le grain que pour la plante entière, quelques écarts significatifs ont été observés entre le VCN et les variétés non modifiées, dans le cadre d'essais pris isolément, quant à divers facteurs nutritionnels. Cependant, un seul de ces facteurs, la teneur du grain en acide stéarique, présentait des écarts significatifs si on considère l'ensemble des répétitions et des localités. Cette teneur présentait en effet chez la lignée 603 un écart de 3,7 à 5,1 % par rapport à la contrepartie non modifiée. Cependant, chez la lignée 603, la teneur du grain en acide stéarique demeure à l'intérieur des limites normalement observées chez le maïs.

Le grain et la plante entière du VCN présentent donc une composition nutritionnelle qui se situe à l'intérieur des limites déjà mentionnées pour le maïs dans les publications scientifiques. Par conséquent, l'ACIA estime que la lignée 603 est essentiellement équivalente aux variétés classiques de maïs.

2. Facteurs antinutritionnels

On n'a jamais relevé chez le maïs une production appréciable de facteurs antinutritionnels, et il est peu probable que l'introduction des éléments génétiques conférant à lignée 603 sa tolérance au glyphosate puisse induire la synthèse de tels facteurs. On sait par ailleurs que le maïs produit de petites quantités d'acide phytique et d'inhibiteur de la trypsine, mais la concentration de ces composés chez la lignée 603 s'est avérée équivalente à celle mesurée chez les lignées témoins. On peut en conclure que la modification génétique n'a pas altéré l'expression de ces facteurs antinutritionnels endogènes.

VI. Décision réglementaire

Après examen des données et des renseignements présentés par la Monsanto et après comparaison des hybrides de maïs issus de la lignée 603 avec des contreparties non modifiées de Zea mays, le Bureau de la biosécurité végétale de la Division de la production et de la protection des végétaux de l'ACIA conclut que le gène nouveau et les caractères correspondants ne confèrent à ce végétal aucune caractéristique qui pourrait avoir une incidence environnementale appréciable, non intentionnelle, si le VCN était disséminé en milieu ouvert.

Après examen des données soumises, la Section des aliments du bétail de la Division de la santé des animaux et de l'élevage conclut que le caractère nouveau ne soulève en soi aucune crainte quant à l'innocuité ou à la composition nutritionnelle de la lignée 603. Le maïs-grain, ses sous-produits et l'huile de maïs figurent actuellement à l'Annexe IV du Règlement sur les aliments du bétail. Leur utilisation est donc approuvée pour l'alimentation du bétail au Canada. La lignée 603 et les hybrides qui en sont issus se sont avérés, après évaluation, essentiellement équivalents aux variétés classiques de maïs. La lignée 603 et ses sous-produits sont donc considérés comme conformes à la définition actuelle d'ingrédient, et leur utilisation en cette qualité dans les aliments du bétail est approuvée au Canada.

La dissémination en milieu ouvert de la lignée 603 de maïs, y compris son utilisation comme aliment du bétail, est par conséquent autorisée à compter du 7 mars 2001. Toute autre lignée et tout hybride intraspécifique de maïs qui seraient issus de la même transformation, ainsi que tous leurs descendants, peuvent également être disséminés dans l'environnement et utilisés comme aliments du bétail, pourvu qu'aucun croisement interspécifique ne soit 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 ainsi qu'à leur sûreté et leur efficacité comme aliments du bétail.