Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA)

Le Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA) est un centre d'expertise de Pêches et Océans Canada (MPO), qui a été créé en 2008. Il a pour mandat de mener des recherches pour appuyer l'évaluation du risque et la réglementation des poissons à caractères nouveaux, ce qui comprend les poissons génétiquement modifiés. Les installations du CRRBA sont situées dans le Centre de recherche sur l'aquaculture et l'environnement à West Vancouver (Colombie-Britannique).

  1. Contexte
  2. Énoncé de mandat
  3. Objectifs de recherche
  4. Installations de recherche
  5. Principaux résultats de recherche
  6. Publications scientifiques
  7. Liens
  8. Coordonnées

Contexte

Le Canada possède l'un des systèmes de réglementation scientifique les plus efficaces et les plus sûrs en matière de biotechnologie. L'importation et la fabrication de tous les organismes vivants issus de la biotechnologie, y compris le poisson, sont réglementées par le Règlement sur les renseignements concernant les substances nouvelles (organismes) pris en vertu de la Loi canadienne sur la protection de l'environnement (1999). Les organismes vivants issus de la biotechnologie, comme les organismes génétiquement modifiés (GM), sont soumis à des évaluations scientifiques des risques rigoureuses pour déterminer s'ils peuvent avoir des impacts négatifs sur la santé humaine et l'environnement. Pêches et Océans Canada agit comme organe de réglementation en participant à l'administration de ce règlement pour ce qui est des produits du poisson issus de la biotechnologie (p. ex. le poissons GM), notamment en procédant à des évaluations des risques pour l'environnement et des risques indirects pour la santé humaine et en recommandant des mesures appropriées pour gérer ces risques.

Les chercheurs du Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA) travaillent étroitement avec les personnes chargées de la réglementation à l'administration centrale de Pêches et Océans Canada, à Ottawa. Ils cherchent à établir des priorités de recherche afin de produire les connaissances scientifiques impartiales requises pour éclairer l'évaluation du risque, et pour concevoir les politiques et les approches de réglementation responsables de protéger l'environnement.

Outre leur rôle d'appui à la réglementation des « produits du poisson issus de la biotechnologie » décrit ci-dessus, les chercheurs du CRRBA mènent des études plus générales sur le phénotype (p. ex. le comportement, la physiologie, la morphologie, l'expression génétique, la valeur sélective) des poissons à caractères nouveaux Note de bas de page 1 , qu'ils aient été développés par le biais de techniques biotechnologiques modernes ou de techniques de reproduction traditionnelle. Ces connaissances scientifiques permettent de mieux comprendre les effets écologiques potentiels que les poissons à caractères nouveaux qui se sont échappés ou qui ont été rejetés intentionnellement peuvent avoir sur les populations de poisson sauvage.

Énoncé de mandat

Coordonner, faciliter et générer des résultats de recherche sur la réglementation des poissons à caractères nouveaux et fournir de l'information scientifique pour éclairer l'évaluation du risque et la réglementation des poissons à caractères nouveaux.

Objectifs de recherche

Les objectifs de recherche du Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA) sont élaborés dans le thème 4 de la Stratégie de recherche et développement en biotechnologie et génomique aquatiques de Pêches et Océans Canada :

  • Favoriser des travaux scientifiques d'évaluation des risques par la définition, la mise au point et l'évaluation de modèles appropriés d'animaux aquatiques dotés de caractères nouveaux.
  • Mener des recherches à l'appui de la méthode d'évaluation des risques, ainsi que de l'élaboration et la mise en œuvre des règlements.
  • Établir des mesures d'atténuation et en évaluer l'efficacité, en vue de prévenir les interactions entre les souches d'animaux aquatiques sauvages et dotées de caractères nouveaux (stratégies de confinement).
  • Évaluer les répercussions possibles sur les écosystèmes des animaux aquatiques transgéniques.
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.

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.

  • Développement, maintien et caractérisation de lignées transgéniques restreintes issues d'organismes aquatiques pour éclairer les processus de réglementation
  • Évaluation des caractéristiques des organismes à caractères nouveaux pouvant influer sur leur survie et leur reproduction et pouvant avoir des conséquences sur les autres organismes dans l'environnement (p. ex. la performance natatoire, le comportement alimentaire, la prédation, l'énergétique, le métabolisme et la résistance aux maladies)
  • Perfectionnement et évaluation de l'efficacité du confinement biologique (p. ex. triploïdie et/ou approches transgéniques) pour prévenir l'interaction dans la nature entre les animaux sauvages et les animaux à caractères nouveaux).
  • Évaluation des changements physiologiques, morphologiques et comportementaux dans différentes conditions environnementales pour comprendre la plasticité phénotypique et les effets de l'interaction entre le génotype et l'environnement (GxE).

L'un des rôles importants du CRRBA est d'accroître la coordination et la mise en commun des résultats de la recherche sur la réglementation qui 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 CRRBA doit :

  • Participer à des forums nationaux et internationaux pour fournir et échanger des renseignements scientifiques et des résultats de recherche afin d'éclairer la méthodologie d'évaluation du risque.
  • Fournir des données évaluées par les pairs et d'autres données scientifiques publiées sur les conclusions, ainsi que sur la théorie et la méthodologie liées à l'évaluation du risque.
  • Collaborer en matière de recherche avec d'autres ministères, organismes et institutions du Canada et avec des partenaires de recherche étrangers.

Installations de recherche

Emplacement

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 de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA) sont situées dans le Centre de recherche sur l'aquaculture et l'environnement (CRAE), un centre de recherche lié aux pêches qui existe depuis 1968 et qui se trouve sur un site de 7,9 acres à West Vancouver. C'est dans ces installations en milieu fermé que le CRRBA est en mesure de procéder à des recherches sur le poisson à caractères nouveaux afin d'en étudier les effets potentiels sur l'environnement.

L'emplacement unique du CRRBA offre des sources d'eau diverses, comme l'eau de puits, l'eau de ruisseaux et l'eau de mer, qui sont utilisées dans les différents types d'environnements (bassins, cours d'eau artificiels ou mésocosmes) où ont lieu les expériences, pour évaluer les paramètres qui ont une influence sur la valeur sélective ainsi que les effets écologiques des poissons à caractères nouveaux.

Installations dotées de bassins

Plusieurs bassins de tailles variées sont utilisés à divers stades du cycle de vie du poisson. Au départ, les poissons sont élevés dans des bacs d'écloserie. Ils sont ensuite transférés dans de petits bassins d'eau douce (200 litres) avant d'être transférés dans des bassins d'eau de mer de taille moyenne (de 3 000 à 5 000 litres) où une gamme de paramètres physiologiques et comportementaux peuvent être mis à l'essai.

Sources artificielles

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, un approvisionnement alimentaire naturel et de l'eau de ruisseau naturelle. Les cours d'eau artificiels représentent mieux les conditions environnementales que l'on retrouve en milieu sauvage et procurent un aménagement expérimental important pour évaluer les caractéristiques du poisson dans des conditions semi-naturelles.

Un cours d'eau en circulation a également été construit pour examiner expressément les processus migratoires naturels du poisson dans les milieux fluviaux durant différentes saisons, heures de la journée et conditions de traitement. Cette installation est équipée de systèmes de détection des étiquettes électroniques qui permettent de suivre les tendances migratoires du poisson (p. ex. la migration en amont par rapport à la migration en aval durant la smoltification, le mouvement entre les types d'habitat, etc.).

Mésocosmes

Mesocosm tanks of 350,000 liters of seawater each used to allow growth of fish under conditions more closely resembling the ocean. The circulating stream used for spawning trials can also be seen on the left.

Mésocosmes en bassin contenant chacun 350 000 litres d'eau de mer, utilisés pour élever le poisson dans des conditions qui ressemblent plus à celles de l'océan. Sur la gauche, on peut également apercevoir le cours d'eau en circulation utilisé pour le frai.

En plus des installations normales de culture en bassin, Pêches et Océans Canada a aussi construit trois 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 (p. ex. faible densité, approvisionnement alimentaire irrégulier, contact minimal avec les êtres humains), comparativement aux petits bassins de recherche entretenus à l'aide de pratiques standards de culture du poisson. 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 de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique (CRRBA) 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, PCR quantitative, analyse basée sur le polymorphisme mononucléotidique (SNP), analyse de l'expression génétique à l'aide d'un microréseau et biologie moléculaire générale.

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 :

  1. Comment les poissons génétiquement modifiés survivront-ils ou s'accoupleront-ils à l'état sauvage (c.-à-d. la valeur sélective)?
  2. Quels impacts les poissons génétiquement modifiés peuvent-ils avoir sur les espèces indigènes et l'écosystème?
  3. 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?

Plusieurs résultats importants d'une recherche menée au Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique nous aident à comprendre la complexité des réponses à ces questions.

  1. 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 (voir la vidéo). 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 deux conséquences issues de la même caractéristique (c. à d. l'alimentation accrue) donnent lieu à des prévisions contraires sur la capacité du poisson génétiquement modifié de survivre à l'état sauvage et montrent 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 de la physiologie, du comportement et de la reproduction des organismes.

  2. 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 personnes chargées de la réglementation doivent être rassurées sur le fait que les conditions de laboratoire simulent de façon exacte les conditions environnementales. Elles veulent pouvoir se fier aux 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. Ces résultats de recherche ont amené Pêches et Océans Canada à reconnaître la nécessité d'investir dans une infrastructure qui simule de façon plus exacte les conditions à l'état sauvage. Trois bassins contenant chacun 350 000 litres d'eau de mer ont été construits dans les installations du Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique, ainsi que des cours d'eau artificiels pour permettre l'examen de paramètres comme le type de nourriture, la complexité de l'habitat, la présence de prédateurs, etc. 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, une réaction connue sous le nom de plasticité phénotypique. En outre, le phénotype de différentes souches de salmonidés (p. ex. 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, un effet 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 (voir la photo de l'illustration de l'effet de l'environnement sur le phénotype).

  3. 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.

    Des méthodes de confinement du poisson transgénique par stérilisation sont proposées par le promoteur de la technologie, et 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, au Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique, 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 % et, pour des essais à grande échelle, un taux de succès 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.

Publications scientifiques

Publications générales du Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique :

  • Devlin, R.H. 2011. Growth Hormone Overexpression in Transgenic Fish. In: Farrell A.P., (ed.), Encyclopedia of Fish Physiology: From Genome to Environment, volume 3, pp. 2016-2024. San Diego: Academic Press.
  • Devlin, R.H., Sundström, L. F., Johnsson, J.I., Fleming, I.A., Hayes, K.R., Ojwang, W.O., Bambaradeniya, C., and Zakaraia-Ismail, M. 2007. Assessing Ecological Effects of Transgenic Fish Prior to Entry into Nature. Chapter 6, In "Environmental Risk Assessment of Genetically Modified Organisms, Volume 3: Methodologies for Transgenic Fish" Edited by A R Kapuscinski, K R Hayes, S Li, G Dana. CABI International, USA.
  • Devlin R.H, Sundstrom, L.F., and Muir, W.F 2006. Interface of biotechnology and ecology for environmental risk assessments of transgenic fish. Trends in Biotechnology 24: 89-97.

Publications scientifiques choisies sur les organismes à caractères nouveaux depuis la création du Centre de recherche sur la réglementation de la biotechnologie aquatique en 2008 :

  • Fitzpatrick, JL, Akbarashandiz, H, Sakhrani, D, Biagi, CA, Pitcher, TE, and Devlin, RH 2011. Cultured growth hormone transgenic salmon are reproductively out-competed by wild-reared salmon in semi-natural mating arenas. Aquaculture 312: 185-191.
  • Ahrens, R.N.M. and Devlin, R.H. 2010. Standing genetic variation and compensatory evolution in transgenic organisms: A growth-enhanced salmon simulation. Transgenic Res. DOI 10.1007/s11248-010-9443-0
  • Sundström, L.F., Lõhmus, M. and Devlin, R.H. 2010. Migratory timing of coho salmon (Oncorhynchus kisutch) smolts is largely independent of a major shift in growth potential: implications for ecological impacts from growth enhanced fish. Ecological Applications 20: 1372-1383.
  • Chittenden, C.M., Biagi, C.A., Davidsen, J.G., Davidsen, A.G., Kondo, H., McKnight, A., Pedersen, O.P., Raven, P.A., Rikardsen, A.H., Shrimpton, J.M., Zuehlke, B., McKinley, R.S., and Devlin, R.H. 2010. Genetic versus Rearing-Environment Effects on Phenotype: Hatchery and Natural Rearing Effects on Hatchery- and Wild-Born Coho Salmon. PLoS ONE 5: e12261
  • Overturf, K, Sakhrani, D, and Devlin, RH 2010. Expression profile for metabolic and growth-related genes in domesticated and transgenic coho salmon (Oncorhynchus kisutch) modified for increased growth hormone production. Aquaculture 307: 111-122.
  • Devlin, R.H., Sakhrani, D., Biagi, C.A, and Eom, K.-W. 2010. Occurrence of incomplete paternal-chromosome retention in GH-transgenic coho salmon being assessed for reproductive containment by pressure-shock-induced triploidy. Aquaculture 304: 66-78.
  • Lõhmus, M., Sundström, L.F., Björklund, M. and Devlin, R.H. 2010. Genotypetemperature interaction in the regulation of development, growth and morphometrics in wild-type, and growth-hormone transgenic coho salmon. PLoS ONE 5(4) e9980.
  • Phillips, R.B. and Devlin, R.H. 2009. Integration of growth hormone gene constructs in transgenic strains of coho salmon (Oncorhynchus kisutch) at centromeric or telomeric sites. Genome 53: 79-82.
  • Tymchuk, W.E., Sakhrani, D. and Devlin, R.H. 2009. Domestication causes large-scale effects on gene expression in rainbow trout: analysis of muscle, liver and brain transcriptomes. Gen. Comp. Endocrinol 164: 175-183
  • Lõhmus, M., Björklund, M., Sundström, L.F. and Devlin, R.H. 2009. Individual variation in growth trajectories of wild and transgenic coho salmon at three different temperatures. Journal of Fish Biology 76: 641-654.
  • Rehbein H. and Devlin, R.H. 2009. No Evidence for Enhanced Parvalbumin Concentration in Light Muscle of Transgenic Coho Salmon (Oncorhynchus kisutch). European Food Research and Technology 229:579-584.
  • Leggatt, R.A., Raven, P.A., Mommsen, T.P., Sakhrani , D., Higgs, D. and Devlin R.H. 2009. Growth hormone transgenesis influences carbohydrate, lipid and protein metabolism capacity for energy production in coho salmon (Oncorhynchus kisutch). Comp. Physiol. Biochem., Part B 154: 121-133.
  • Sundström, L.F., Tymchuk, W.E., Lõhmus, M., and Devlin, R.H. 2009. Sustained predation effects of hatchery-derived growth hormone transgenic coho salmon Oncorhynchus kisutch in semi-natural environments. Journal of Applied Ecology 46: 762-769.
  • Tymchuk, W.E., Beckman, B., and Devlin, R.H. 2009. Anthropogenic selection in fish has genetically altered the expression of hormones involved in the GH / IGF-I growth axis. Endocrinology 150: 1809-1816.
  • Devlin, R.H., Sakhrani, D., Tymchuk, W.E., Rise, M.L., and Goh, B. 2009. Domestication and growth hormone transgenesis cause similar changes in gene expression profiles in salmon. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106: 3047-3052.
  • Higgs, D.A, Sutton, J., Kim, H., Oakes, J.D, Smith, J., Biagi, C., Rowshandeli, M. and Devlin, R.H. 2009. Influence of dietary concentrations of protein, lipid and carbohydrate on growth, protein and energy utilization, body composition, and plasma titres of growth hormone and insulin-like growth factor-1 in non-transgenic and growth hormone transgenic coho salmon, Oncorhynchus kisutch (Walbaum). Aquaculture 286: 127-137.

Cliquez ici pour obtenir une liste complète des publications de Pêches et Océans Canada produites à ce jour sur l'évaluation des organismes à caractères nouveaux.

Liens

Coordonnées

Direction des sciences de l'aquaculture, de la biotechnologie et de la santé des animaux aquatiques
200, rue Kent, bureau 12W129, Ottawa (Ontario), K1A 1E6
Tél. : 1-866-633-6676
Fax : 613-991-1378
Courriel : aquabiotech@dfo-mpo.gc.ca

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