Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique

Découvrez le Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique, ses objectifs et ses installations.

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Contexte

Le Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique est un centre d'expertise national de Pêches et Océans Canada. Nous l'avons créé en 2008 pour réaliser des recherches qui appuient l'évaluation des risques et la réglementation visant les poissons dotés de caractères nouveaux, y compris les poissons génétiquement modifiés.

Les poissons dotés de caractères nouveaux présentent au moins un caractère qui :

  • est nouveau chez le poisson
  • n'est plus manifeste chez le poisson
  • s'exprime en dehors de la portée normale d'expression de ce trait chez ce poisson

Des chercheurs du Centre travaillent en étroite collaboration avec les organismes de réglementation du Ministère à Ottawa pour :

  • concevoir les politiques réglementaires et des approches responsables de protéger l'environnement
  • établir des priorités de recherche afin de produire les connaissances scientifiques impartiales requises pour éclairer l'évaluation du risque

Outre leur rôle d'appui à la réglementation des produits du poisson issus de la biotechnologie, les chercheurs du Centre mènent des études plus générales sur le phénotype des poissons à caractères nouveaux. Ces phénotypes comprennent :

  • la physiologie
  • la morphologie
  • le comportement
  • la valeur adaptative
  • l'expression génique

Cette recherche est effectuée sur des poissons issus de la reproduction traditionnelle et de techniques biotechnologiques modernes.

Ces connaissances scientifiques permettent de mieux comprendre les effets écologiques potentiels :

  • des populations de poissons sauvages qui se sont échappés
  • des poissons à caractères nouveaux qui ont été rejetés intentionnellement

Énoncé de mandat

Le mandat du Centre se concentre sur les activités relatives aux poissons qui présentent de nouveaux caractères, à savoir :

  • coordonner, faciliter et générer des résultats de recherches sur la réglementation
  • fournir de l'information scientifique pour éclairer l'évaluation du risque et la réglementation

Objectifs de recherche

Les objectifs de recherche du Centre sont élaborés dans le thème 4 de la Stratégie de recherche et de développement en biotechnologie et génomique de Pêches et Océans Canada. En voici l'énumération :

  • diriger des études à l'appui de :
    • méthodes d'évaluation des risques
    • l'élaboration et de la mise en œuvre des règlements
  • évaluer les répercussions possibles des animaux aquatiques transgéniques sur les écosystèmes
  • favoriser des travaux scientifiques d'évaluation des risques par des modèles appropriés d'animaux aquatiques dotés de caractères nouveaux par :
    • la définition
    • le développement
    • l'évaluation
  • établir et évaluer des mesures en vue de prévenir les interactions entre les souches d'animaux aquatiques sauvages et dotées de caractères nouveaux (stratégies de confinement)
Effet de la transgénèse de l’hormone de croissance sur la croissance du saumon coho dans des conditions d’élevage. Poissons non transgéniques (à gauche) et poissons transgéniques pour l’hormone de croissance (à droite) à l’âge de 12 mois.

Effet de la transgénèse de l’hormone de croissance sur la croissance du saumon coho dans des conditions d’élevage. Poissons non transgéniques (à gauche) et poissons transgéniques pour l’hormone de croissance (à droite) à l’âge de 12 mois.

Nous évaluons régulièrement l'objectif de chaque projet et nous ajustons l'objet de la recherche en fonction des besoins du programme de réglementation. Certains projets précis comprennent :

  • l'évaluation des caractéristiques des nouveaux organismes qui auraient une incidence sur :
    • leur survie
    • la reproduction
    • les autres organismes dans l'environnement, tels que :
      • la prédation
      • le métabolisme
      • le matériel énergétique
      • la performance natatoire
      • la résistance aux maladies
      • le comportement alimentaire
  • la clarification des processus de réglementation sur les lignées transgéniques restreintes issues d'organismes aquatiques, soit :
    • le maintien
    • la caractérisation
    • le développement
  • le perfectionnement et l'évaluation de l'efficacité du confinement biologique pour prévenir l'interaction dans la nature entre les animaux sauvages et les animaux à caractères nouveaux
  • la compréhension de la plasticité phénotypique et les effets de l'interaction entre le génotype et l'environnement (GxE) en évaluant les poissons selon différents changements des conditions environnementales, tels que des changements :
    • physiologiques
    • morphologiques
    • comportementaux

L'un des rôles importants du Centre est d'accroître la coordination et la mise en commun des résultats de la recherche sur la réglementation. Celle-ci est menée pour répondre aux questions sur les organismes aquatiques à caractères nouveaux et pour développer la réglementation en la matière. Pour ce faire, le Centre doit :

  • participer à des forums nationaux et internationaux pour fournir et échanger des :
    • résultats de recherche
    • renseignements scientifiques
    • méthodes d'évaluation des risques
  • fournir des données évaluées par les pairs et d'autres données scientifiques publiées sur :
    • la méthodologie
    • les conclusions scientifiques
    • la théorie liée à l'évaluation du risque
  • collaborer en matière de recherche avec :
    • d'autres :
      • organismes
      • institutions
      • ministères du Canada
    • des partenaires de recherche étrangers

Installations de recherche

Le Centre de recherche sur l'aquaculture et l'environnement (CRAE) héberge le Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA).

Le Centre de recherche sur l'aquaculture et l'environnement (CRAE) héberge le Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA).

Les installations de recherche du Centre sont situées dans le Centre de recherche sur l'aquaculture et l'environnement, qui se trouve à l'ouest de Vancouver, en Colombie-Britannique.

Ce centre de recherche lié aux pêches, qui existe depuis 1968, se trouve sur un terrain de 7,9 acres. C'est dans ces installations que nous sommes en mesure de procéder à des recherches sur le poisson à caractères nouveaux afin d'en étudier :

  • les paramètres qui ont une influence sur leur valeur sélective
  • leurs effets possibles sur l'environnement (effets écologiques)

L'emplacement unique du centre offre des sources d'eau diverses, comme l'eau de :

  • mer
  • puits
  • ruisseaux

Chaque source d'eau est utilisée dans les différents types d'environnements, y compris des :

  • bassins
  • cours d'eau artificiels
  • mésocosmes (système contrôlé en plein air)

Installations dotées de bassins

Plusieurs bassins de différentes tailles sont utilisés à divers stades du cycle de vie du poisson, y compris :

  • des bacs d'écloserie
  • de petits bassins d'eau douce (200 litres)
  • des bassins d'eau de mer de taille moyenne (de 3 000 à 5 000 litres)

Cours d'eau artificiels

Pour imiter l'environnement en eau douce que les salmonidés utilisent à l'état naturel, Pêches et Océans Canada a construit une réplique de milieux fluviaux avec :

  • du gravier
  • des rochers
  • des débris de bois
  • de l'eau de ruisseau naturelle
  • un approvisionnement alimentaire naturel

Ces cours d'eau artificiels :

  • représentent mieux les conditions environnementales que l'on retrouve en milieu sauvage
  • procurent un aménagement expérimental important pour évaluer les caractéristiques du poisson dans des conditions semi-naturelles

Nous avons également construit un cours d'eau en circulation pour examiner expressément les processus migratoires naturels du poisson dans les milieux fluviaux durant différentes :

  • saisons
  • heures de la journée
  • conditions de traitement

Cette installation est équipée de systèmes de détection des étiquettes électroniques qui permettent de suivre les tendances migratoires du poisson, telles que :

  • le mouvement entre les types d'habitat
  • la migration en amont par rapport à la migration en aval durant la smoltification

Mésocosmes

Le cours d’eau en circulation utilisé pour le frai (à gauche) et les mésocosmes en bassin (à droite).

Le cours d’eau en circulation utilisé pour le frai (à gauche) et les mésocosmes en bassin (à droite).

En plus des installations normales de culture en bassin, Pêches et Océans Canada a aussi construit 3 mésocosmes en bassin, qui contiennent chacun 350 000 litres d'eau de mer. Ces mésocosmes sont censés permettre la croissance du poisson dans des conditions qui reproduisent plus fidèlement celles que l'on retrouve dans la nature et dans l'océan, comparativement aux petits bassins de recherche entretenus à l'aide de pratiques standards de culture du poisson. Parmi celles-ci, mentionnons :

  • la faible densité
  • l'approvisionnement alimentaire irrégulier
  • le contact minimal avec les êtres humains

C'est pourquoi les mésocosmes sont utilisés pour déterminer de façon expérimentale comment les poissons génétiquement modifiés peuvent se débrouiller dans un environnement ouvert, comparativement à leurs homologues sauvages.

Laboratoires

Le Centre compte aussi des laboratoires de recherche modernes dans lesquels les technologies génétiques pour développer et analyser les souches de poisson génétiquement modifiées sont utilisées.

Les installations sont également dotées des capacités suivantes :

  • séquençage de l'ADN
  • biologie moléculaire générale
  • analyse de l'expression génétique à l'aide d'un microréseau
  • analyse basée sur le polymorphisme mononucléotidique (SNP)
  • PCR quantitative (dosage d'une réaction en chaîne par polymérase)

Principaux résultats de recherche

Plusieurs questions clés sont pertinentes pour évaluer les risques environnementaux que peuvent avoir les poissons génétiquement modifiés s'ils sont accidentellement ou intentionnellement rejetés dans l'environnement, notamment :

  • Comment les poissons génétiquement modifiés survivront-ils ou s'accoupleront-ils à l'état sauvage (c'est-à-dire la valeur sélective)?
  • Quels impacts les poissons génétiquement modifiés peuvent-ils avoir sur les espèces indigènes et l'écosystème?
  • Quelle est l'efficacité des méthodes de confinement physique et biologique pour empêcher les poissons génétiquement modifiés de se reproduire ou de s'accoupler avec les homologues indigènes sauvages?

Survie et reproduction dans la nature

La modification génétique du poisson peut diminuer ou accroître la valeur sélective, selon les conditions environnementales.

Par exemple, des souches de saumon coho génétiquement modifié à croissance rapide ont un appétit vorace. Dans certaines conditions environnementales, cette motivation accrue à s'alimenter fait en sorte que les poissons transgéniques l'emportent sur les souches sauvages pour l'accès aux ressources alimentaires, augmentant ainsi leur chance de survie. Parallèlement, cet appétit accru pousse les poissons à accroître leurs activités de recherche de nourriture, si bien qu'ils sont plus enclins à abandonner la sécurité du banc pour se nourrir. Ce comportement les expose davantage à la prédation, ce qui diminue leur chance de survie.

Ces 2 conséquences issues de la même caractéristique (c'est-à-dire l'alimentation accrue) donnent lieu à des prévisions contraires sur la capacité du poisson génétiquement modifié de survivre à l'état sauvage. Elles montrent aussi comment il est difficile d'évaluer avec certitude l'ensemble des effets potentiels des poissons transgéniques sur l'environnement à partir de données expérimentales limitées.

Ces expériences permettent d'identifier les facteurs importants qui touchent la valeur sélective et les répercussions du poisson transgénique. Toutefois, pour comprendre pleinement l'ensemble des répercussions nettes qu'a le poisson transgénique, il faut disposer d'une quantité importante de données pour examiner de nombreux aspects liés aux organismes :

  • la physiologie
  • la reproduction
  • le comportement

Répercussions sur les espèces indigènes et sur l'écosystème

Illustration de l'effet de l'environnement sur le phénotype : (a) environnement dans un bassin; (b) environnements dans un cours d'eau semi-naturel; (c) le saumon transgénique pour l'hormone de croissance (poisson du haut) affiche une croissance très élevée par rapport au saumon non transgénique (souche sauvage) (poisson du bas), lorsqu'il est élevé dans un bassin et dispose d'un approvisionnement illimité en nourriture. Le saumon transgénique pour l'hormone de croissance qui a droit seulement à la ration que reçoit le saumon sauvage croît à un rythme normal (poisson du milieu); (d) la croissance du saumon transgénique pour l'hormone de croissance (poisson du haut) est grandement réduite dans des conditions naturelles, malgré le fait que cet environnement soutient un taux de croissance complet pour le saumon non transgénique (poisson du milieu), qui est comparable à celui observé pour la même souche en nature (poisson du bas).

Illustration de l'effet de l'environnement sur le phénotype : (a) environnement dans un bassin; (b) environnements dans un cours d'eau semi-naturel; (c) le saumon transgénique pour l'hormone de croissance (poisson du haut) affiche une croissance très élevée par rapport au saumon non transgénique (souche sauvage) (poisson du bas), lorsqu'il est élevé dans un bassin et dispose d'un approvisionnement illimité en nourriture. Le saumon transgénique pour l'hormone de croissance qui a droit seulement à la ration que reçoit le saumon sauvage croît à un rythme normal (poisson du milieu); (d) la croissance du saumon transgénique pour l'hormone de croissance (poisson du haut) est grandement réduite dans des conditions naturelles, malgré le fait que cet environnement soutient un taux de croissance complet pour le saumon non transgénique (poisson du milieu), qui est comparable à celui observé pour la même souche en nature (poisson du bas).

Les conditions en laboratoire doivent simuler avec précision les conditions environnementales pour adopter des règlements. Les personnes chargées de la réglementation utilisent des données sur le poisson génétiquement modifié produites par les laboratoires pour prévoir la façon dont il peut croître et se comporter à l'état sauvage.

Nous reconnaissons la nécessité d'investir dans une infrastructure qui simule de façon plus exacte les conditions à l'état sauvage. Nos mésocosmes en bassins et les cours d'eau artificiels permettent l'examen de paramètres tels que :

  • le type de nourriture
  • la complexité de l'habitat
  • la présence de prédateurs

Les données provenant de ces installations montrent que les souches élevées dans différentes conditions ne présentent pas toujours la même morphologie, la même physiologie et le même comportement. Cette réaction est connue sous le nom de plasticité phénotypique.

En outre, le phénotype de différentes souches de salmonidés (par exemple le type à l'état sauvage par rapport au type transgénique pour l'hormone de croissance) peut réagir de façon différente aux changements de conditions environnementales. Cet effet est connu sous le nom d'effet génotype-environnement.

Par exemple, la taille du corps du poisson transgénique élevé dans un bassin peut augmenter beaucoup par rapport à celle du poisson à l'état sauvage soumis aux mêmes conditions. Cependant, le poisson transgénique élevé dans des cours d'eau semi-naturels est loin d'afficher la même accélération de croissance que dans les bassins, alors que le poisson non transgénique présente le même taux de croissance.

Ainsi, il est peu probable que le poisson transgénique élevé dans des bassins ait les mêmes caractéristiques à l'état sauvage.

Méthodes de confinement pour prévenir la reproduction et la multiplication

Appareil utilisé pour administrer un choc de pression aux œufs fertilisés afin d'induire la triploïdie.

Appareil utilisé pour administrer un choc de pression aux œufs fertilisés afin d'induire la triploïdie.

Appareil utilisé pour administrer un choc de pression aux œufs fertilisés afin d'induire la triploïdie (stérilisation).

Le promoteur de la technologie propose des méthodes de confinement du poisson transgénique par stérilisation. Ces méthodes permettraient de réduire de façon importante le risque en éliminant la possibilité que le poisson transgénique se reproduise et transmette un transgène dans une situation de non-confinement.

Le taux d'efficacité de la stérilisation des poissons à l'aide de la triploïdisation est de 100 % lorsqu'on examine un petit nombre de poissons. Cependant, les tests récents effectués en laboratoire sur un grand nombre de saumons coho triploïdes (environ 65 000) ont révélé un taux de succès :

  • moyen d'environ 98 %
  • plus élevé de 99,8 %

Le taux d'échec de 0,2 à 2 % pour la triploïdisation entraînerait la présence de 100 à 1 000 poissons transgéniques fertiles dans une population de 50 000 animaux.

Les poissons fertiles qui sont accidentellement ou intentionnellement rejetés dans l'environnement pourraient se reproduire ou se croiser avec les autres espèces, ce qui pourrait causer des effets importants sur l'environnement. Ces renseignements aident les personnes chargées de la réglementation à évaluer le poids des données dans les demandes de réglementation.

La recherche continue est importante pour produire des connaissances qui permettent d'éclairer l'évaluation du risque et les approches de réglementation concernant le poisson à caractères nouveaux.

Pour nous joindre

Direction des sciences de l'aquaculture, de la biotechnologie et de la santé des animaux aquatiques
200 rue Kent, bureau 12W129
Ottawa ON K1A 1E6

Téléphone : 1-866-633-6676
Télécopieur : 613-991-1378
Courriel : aquabiotech@dfo-mpo.gc.ca

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