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Agriculture, nutrition, aquaculture

Le futur dans notre assiette

Les OGM pour mieux manger
Des aliments plus performants
Qui fait quoi en R-D agroalimentaire?
Pommes de terre, virus et OGM
Du lait encore meilleur pour la santé
Des jus de fruits performants
Combattre l'obésité
Des bactéries pour une meilleure digestion

 

Soja, maïs, pommes de terre, biscuits, jus d’orange... Avant de se retrouver sur notre table, plusieurs aliments ont bénéficié des récents développements des biotechnologies agroalimentaires. L’utilisation d’organismes vivants, telles les bactéries, pour produire des substances utiles à l’agriculture, à l’environnement, à l’industrie, à la médecine et à la consommation remonte en fait à plusieurs siècles. Le pain, le vin, la bière et les fromages sont produits à partir de levures ou de bactéries. Le terme « biotechnologie » est devenu courant durant les années 1970, après que de nouvelles techniques de génie génétique eurent permis de modifier les gènes dans des cellules vivantes. Les biotechnologies agroalimentaires défraient désormais les chroniques des médias presque quotidiennement avec, entre autres, la controverse autour des OGM (organismes génétiquement modifiés) et la venue des nutraceutiques et des aliments fonctionnels. Au-delà des débats, les chercheurs sont en train de nous concocter une nouvelle alimentation.

Les OGM pour mieux manger

Par Nathalie Kinnard

Depuis les débuts de l’agriculture, les civilisations tentent de créer de nouvelles lignées végétales ou animales qui fourniraient des aliments en plus grand nombre et plus résistants aux conditions environnementales particulières. Les méthodes employées autrefois, principalement la sélection et les croisements entre espèces, demandaient de la patience. Les récentes découvertes en génie génétique ont permis de créer plus rapidement, par transfert de gènes, des aliments plus savoureux ou qui se conservent mieux. Par exemple, il est possible de retarder le processus de mûrissement de la tomate. D’autres recherches visent à rendre les plantes de pommes de terre résistantes aux virus. Ce sont là des organismes génétiquement modifiés (OGM).

La majorité des recherches actuelles sur les OGM se font sur le plan fondamental. Les scientifiques étudient différents gènes pouvant avoir un potentiel pour l’agronomie, la consommation ou l’industrie. C’est le cas de Dominique Michaud, chercheur au Département de phytologie de l’Université Laval, membre du Centre de recherche en horticulture. M. Michaud étudie les mécanismes génétiques de défense des plantes face aux insectes. Plus précisément, il cherche à rendre la pomme de terre résistante à la doryphore de la pomme de terre, mieux connue sous le nom de « bibite à patates ». Il s’attarde plus particulièrement aux inhibiteurs de protéases, un type de molécule qui affecte la digestion des insectes. Les applications possibles de ses recherches touchent d’abord le milieu agronomique, avec la production de plantes transgéniques plus résistantes aux insectes. Les inhibiteurs de protéases ont déjà des applications commerciales dans le traitement du sida. On y pense aussi pour le traitement du cancer, de l’arthrite, de la malaria et de la grippe. « Pour l’instant, précise-t-il, la plupart des OGM commercialisés sont d’intérêt agronomique, dans le secteur des semences et de la nourriture animale. La transgénie permet d’obtenir des plants tolérants aux herbicides, aux insectes ou au froid, comme du maïs résistant à la pyrale. Actuellement, ces nouveaux cultivars servent surtout à nourrir le bétail. Le problème d’étiquetage des aliments freine le développement et la mise en marché des OGM. Mais ceux-ci offrent des perspectives intéressantes pour le consommateur — aliments plus nutritifs — et pour l’industrie — plantes-usines qui produisent des médicaments, notamment l’insuline. »

Santé Canada a approuvé jusqu’ici 42 types de modifications génétiques dans des plantes destinées à la consommation au Canada. Les cultures approuvées jusqu’à maintenant sont les suivantes:

• le maïs, notamment des souches résistantes à la pyrale du maïs et aux herbicides;
• le canola, notamment des souches résistantes aux herbicides;
• la pomme de terre, notamment des souches résistantes au doryphore de la pomme de terre;
• la tomate, notamment des souches mûrissant lentement;
• la courge;
• le soja;
• le lin;
• l’huile de coton.

Source : BioInfo. Réglementation des produits agricoles, bulletin de l’Agence canadienne d’inspection des aliments.

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Des aliments plus performants

Par Nathalie Kinnard

La R-D dans le domaine agroalimentaire a aussi donné naissance aux nutraceutiques et aux aliments fonctionnels. Ce ne sont pas des OGM puisqu’il n’y a pas de transfert de gènes dans ces produits. Les chercheurs agissent plutôt au niveau des molécules. La vitamine C, par exemple, est un nutraceutique car son action bénéfique sur l’organisme est démontrée, et le jus d’orange qui en contient est un aliment fonctionnel. Autre exemple, des aliments riches en fibres sont dits fonctionnels puisqu’il est connu que les fibres diminuent les risques de maladies cardiaques et de cancer.

Selon Santé Canada, un nutraceutique est la forme concentrée de molécules ayant un effet bénéfique sur la santé. Les nutraceutiques sont généralement vendus sous forme de pilules ou de poudres, telles les vitamines ou les capsules de bactéries favorables à la flore intestinale. Un aliment fonctionnel est semblable en apparence à un aliment conventionnel sauf qu’il procure des bienfaits physiologiques démontrés ou réduit le risque de maladie chronique. Ce secteur de l’alimentation s’est développé dans les pays asiatiques au début des années 90. Quelques années plus tard, il faisait son apparition au Québec. La croissance de la population et la hausse des coûts de santé sont à l’origine de l’intérêt grandissant pour ces nouveaux produits.

« Le Québec et le Canada sont reconnus comme des leaders mondiaux dans le domaine bioalimentaire », affirme Paul Paquin, directeur de l’Institut de recherche sur les aliments fonctionnels et nutraceutiques (IRAFN) de l’Université Laval. Cet institut, inauguré en novembre 1999, regroupe quelque 45 chercheurs, surtout de l’Université Laval, mais aussi de l’Université du Québec à Montréal, de l’Université de Sherbrooke, de l’Université Mc Gill, du cégep de Lévis-Lauzon et d’Agriculture Canada. Leur but : améliorer la santé humaine.

Yves Desjardins est directeur du Centre de recherche en horticulture de l’Université Laval et chercheur à l’IRAFN. Il étudie les molécules antioxydantes présentes dans la canneberge et la fraise. Ces molécules contribuent à retarder le vieillissement des cellules. M. Desjardins tente ainsi d’améliorer la teneur en composés antioxydants chez la canneberge, déjà reconnue pour ses effets bénéfiques contre les infections de la vessie. Le chercheur travaille aussi à sélectionner des lignées de fraises à haute teneur en acide éllagique, une molécule antioxydante, et à en conserver les propriétés nutraceutiques au moment de l’entreposage.

Hélène Jacques, elle aussi membre de l’IRAFN, est diététiste et chercheuse au sein du Groupe de recherche en nutrition humaine (GRENH) de l’Université Laval. Elle s’intéresse aux protéines de poisson qui ont un effet bénéfique sur les problèmes de dérèglement de l’insuline. Cette hormone est produite par le pancréas et aide les cellules à incorporer le glucose de notre sang. Les applications possibles de ce projet sont intéressantes particulièrement pour les diabétiques, chez qui la production d’insuline est déficiente. Les protéines de poissons pourraient éventuellement être ajoutées à des aliments, favorisant ainsi la diminution des risques de développement du diabète.

« Malheureusement, ajoute Paul Paquin, le problème d’étiquetage ralentit la mise en marché des aliments fonctionnels et des nutraceutiques. Pour le moment, il est interdit d’utiliser des allégations santé sur les aliments. Ainsi, nous consommons déjà des aliments fonctionnels, comme la canneberge, mais ils ne peuvent être étiquetés comme tels. Une loi permettant jusqu’à dix allégations génériques par aliment devrait voir le jour d’ici un an ou deux. »

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Qui fait quoi en R-D agro alimentaire?

Par Nathalie Kinnard

La biotechnologie au Québec est un secteur en plein essor, fruit d’une étroite collaboration entre le milieu des affaires, celui de la recherche et celui de l’éducation. Sur les quelque 70 entreprises bioalimentaires qui ont recours aux biotechnologies dans le cadre de leurs activités de R-D, pas moins de 40 ont vu le jour au cours des dix dernières années! De ce nombre, plus du tiers travaillent dans le domaine des aliments fonctionnels et des nutraceutiques. Mais qui exécute et finance la R-D agroalimentaire au Québec?

Le gouvernement fédéral poursuit des activités de recherche à l’intérieur de l’Institut de recherche en biotechnologie de Montréal et de quatre centres spécialisés relevant d’Agriculture et Agroalimentaire Canada. Parmi eux, le Centre de recherche et de développement sur les aliments (CRDA) de Saint-Hyacinthe, inauguré en 1987, est l’un des plus grands centres de recherche sur les aliments transformés au Canada. Il y a trois ans, un programme de recherche sur les aliments fonctionnels et les nutraceutiques y a été mis sur pied. Il regroupe une équipe de recherche multidisciplinaire qui travaille sur les végétaux, la viande et les produits laitiers. Le CRDA effectue surtout de la recherche pour les compagnies privées qui lui demandent d’améliorer la valeur santé de leurs produits ou de créer un nouvel aliment fonctionnel. Par exemple, Edouard Farnworth, chercheur au CRDA, a collaboré à l’étude des effets santé du kéfir, un produit laitier s’apparentant au yogourt. Il a trouvé près d’une douzaine de bactéries et quatre ou cinq levures ayant des propriétés bénéfiques pour la digestion et les problèmes de constipation. Le kéfir est commercialisé entre autres par Liberté mais ne peut encore être considéré officiellement comme un aliment fonctionnel. Les recherches continuent afin de produire des données reliant le kéfir aux effets santé qu’on lui attribue.

Le ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ) s’est associé à des partenaires publics et privés afin de créer cinq corporations de recherche sans but lucratif. Le Centre de recherche sur les grains inc. (CEROM) en est une qui se spécialise dans la recherche appliquée d’intérêt public. Les travaux du CEROM portent principalement sur le développement de semences, mais aussi sur la régie des cultures pour ce qui concerne la lutte pathologique et la planification de la fertilisation. Le Centre se distingue par la production de plantes non transgéniques afin d’assurer un choix aux consommateurs. Cette approche, dite d’amélioration génétique conventionnelle, est basée entre autres sur des cycles de croisements entre des plants d’une même espèce. Le CEROM favorise l’hybridation et la sélection de lignées plus performantes. Les biotechnologies facilitent ces techniques sans pour autant impliquer le transfert de gènes. Par exemple, le blé fait l’objet d’améliorations génétiques conventionnelles. Un des objectifs de cette recherche est de créer des plants résistants à la fusariose de l’épi, une maladie importante affectant les cultures de blé. Par croisements, les chercheurs tentent d’insérer le gène de résistance à la fusariose, provenant de sources chinoises, dans du matériel adapté aux conditions du Québec. Selon Serge Fortin, directeur du CEROM, l’agriculture conventionnelle (sans OGM) a encore sa place, surtout avec les débats actuels sur le sujet. « Le CEROM ne produit pas d’OGM, mais il participe à deux projets de recherche concernant des grains OGM. L’un d’entre eux a pour objectifs de trouver les sources de contamination transgénique du soja et de déterminer la capacité d’un soja transgénique à contaminer les champs voisins au cours de la pollinisation. »

Le secteur de l’enseignement supérieur est le plus important producteur de connaissances dans le domaine agroalimentaire. Il regroupe universités, grandes écoles et autres établissements postsecondaires. Au Québec, les gros joueurs en R-D agroalimentaire sont la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation de l’Université Laval (FSAA), le Campus MacDonald de l’Université McGill et la Faculté de médecine vétérinaire de l’Université de Montréal (FMV). Pionnière dans la recherche en partenariats, la FSAA est la deuxième en importance au Canada et l’une des dix premières en Amérique. Elle arrive en tête avec ses quatre centres et sa chaire de recherche, très actifs dans le domaine bioalimentaire et qui constituent les pierres angulaires du nouvel Institut de recherche sur les aliments fonctionnels et les nutraceutiques (IRAFN).

Le financement de la R-D agroalimentaire québécoise est encore assumée à 70 p. 100 par les fonds publics. Le gouvernement fédéral finance la R-D agroalimentaire universitaire par des programmes de subventions, tels ceux du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG) et les subventions et contrats d’Agriculture et Agroalimentaire Canada. Lors du budget 1999-2000, le gouvernement fédéral annonçait un investissement de 55M$ au cours des trois prochaines années pour la recherche en biotechnologie à l’intérieur des ministères à vocation scientifique, dont 17M$ seront réservés à l’agroalimentaire. Le gouvernement provincial soutient également la recherche universitaire par des programmes de subventions dont le plus connu est le Fonds pour la formation de chercheurs et l’aide à la recherche (Fonds FCAR).

Depuis quelques années, les mesures fiscales mises en place par les gouvernements provincial et fédéral, comme les crédits d’impôts, ont contribué à augmenter la part d’investissement du secteur privé. Plusieurs entreprises de R-D ont ainsi vu le jour. Par exemple, mentionnons Biozymes, qui fabrique des bio-ingrédients de matières végétales et animales ayant un potentiel nutraceutique ou pharmaceutique. Ou encore, Advitech Solutions, qui se spécialise dans le développement d’ingrédients laitiers. C’est le secteur de la transformation alimentaire qui est le plus productif en R-D, effectuant 90 p. 100 des activités.

Les établissements universitaires ont recours aux programmes de subventions gouvernementales ainsi qu’au financement, de plus en plus important, du secteur privé. En effet, la croissance des entreprises agroalimentaires dépend beaucoup des nouvelles technologies, qu’elles ne peuvent développer, souvent, sans avoir recours à la recherche universitaire.

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Pommes de terre, virus et OGM

Par Louise Brisson, professeure au Département de biochimie et de microbiologie, Université Laval 
Pierre Mathieu Charest, professeur au Département de phytologie, Université Laval

Pendant que les OGM font l’objet d’intenses débats sur la place publique, les recherches dans ce domaine s’intensifient, notamment en ce qui concerne la pomme de terre, sensible à l’infection par plusieurs virus. Dans les cas extrêmes, surtout au Nouveau-Brunswick et à l’Île-du-Prince-Édouard, les dommages peuvent détruire jusqu’à 50 p. 100 d’une récolte. L’élimination des plantes malades, pour éviter la contamination d’autres plantes, pose de sérieux problèmes : les producteurs ne peuvent pas utiliser d’agents chimiques pour tuer les virus car on risquerait du même coup de détruire la plante. Des traitements préventifs s’imposent donc pour planter des semences certifiées et assurer un bon suivi phytosanitaire. La transgénèse, qui permet de rendre les plantes de pommes de terre résistantes aux virus, est une avenue prometteuse. Le but ultime : obtenir des plantes transgéniques qui présentent des avantages à la fois pour les consommateurs, les producteurs et les transformateurs de la pomme de terre.

Résister à l’attaque des virus
Les virus, constitués simplement d’un brin d’acide nucléique (ADN ou ARN) protégé par une capside ou enveloppe protéique, puisent dans les ressources de la cellule végétale pour se multiplier en se répliquant et pour ensuite envahir la plante. L’apparition de mosaïques avec des zones vert pâle sur les feuilles, de nécrose sur les tubercules ainsi que le flétrissement des feuilles indiquent alors que la plante est malade.

Malgré les succès de certaines méthodes préventives pour diminuer la transmission des virus, la meilleure lutte reste la sélection de variétés résistantes. Depuis déjà plusieurs décennies, des scientifiques ont proposé de « vacciner » les plantes avec une souche atténuée du pathogène. Il ne s’agit pas d’un vaccin comme ceux utilisés chez l’humain, car les plantes n’ont pas de système immunitaire, mais le principe est semblable. Cette vaccination, proposée en 1929 et connue sous le nom de « protection croisée », protège la plante contre des infections virales ultérieures. Cependant, le faible nombre de souches peu virulentes et les risques de mutation du virus ont limité cette pratique à quelques cultures seulement, notamment celle des agrumes.

L’idée a cependant été reprise en 1980 par Richard I. Hamilton, du Centre de recherche d’Agriculture et Agroalimentaire du Canada. Les progrès en génie génétique l’ont amené à proposer d’adjoindre le gène du virus, celui qui assure la protection croisée, au génome de la plante de pomme de terre. On parlait alors bel et bien de transgénèse. Six ans plus tard, l’équipe américaine de Roger Beachy démontrait avec brio que la transgénèse pouvait effectivement protéger les espèces végétales contre les maladies virales. Depuis, plusieurs chercheurs ont reproduit ces résultats avec d’autres espèces végétales et des virus différents. Des essais fructueux ont été obtenus pour les plantes de tabac (tobacco mosaic virus), la tomate (tomato mosaic virus), les concombres (cucumber mosaic virus), les pommes de terre (virus PVX et PVY) et la papaye (virus PRSV).

Le cas de la pomme de terre
Le génome particulier de la pomme de terre soulève des problèmes quant à l’améliorateur génétique, problèmes compliqués du fait que les virus qui peuvent s’attaquer à cette culture sont très nombreux. Les résultats actuels montrent qu’il est possible d’augmenter la résistance de la pomme de terre à un virus donné en lui incorporant un transgène, et cela quelle que soit la nature du gène viral incorporé, qu’il code pour une protéine de la capside ou pour une protéine en jeu dans la réplication ou le mouvement du virus. En effet, les plantes de pomme de terre munies d’un transgène entier ou incomplet déploient fréquemment une résistance accrue à un virus particulier, en l’occurrence celui qui a servi aux manipulations de transformation génétique. Mais comment peuvent-elles résister à plusieurs virus à la fois ?

Il est déjà possible d’étendre la résistance à plusieurs virus à l’aide d’un plasmide (le moyen de transport utilisé pour introduire le transgène) qui contiendrait des petits fragments d’ADN de virus différents. C’est dans cette optique que notre équipe a développé, dans le cadre d’un projet du Conseil des recherches en pêches et en agroalimentaire du Québec (CORPAQ), des résistances croisées à plusieurs virus.

Pour diminuer les risques
Depuis 1990, plusieurs chercheurs ont mis en évidence des risques associés à la culture des plantes ainsi modifiées génétiquement et ce, tant sur le plan de la santé publique que sur celui de l’environnement. En effet, peu importe la nature de la résistance, le développement de plantes résistantes exerce une pression sélective sur le virus de sorte qu’il développe une virulence accrue pour surmonter la résistance induite.

Plusieurs scénarios sont possibles avec ce type de transgénèse. Un virus peu virulent pourrait profiter du surplus de protéines virales produites par la plante pour modifier ses propriétés d’infection, de transmissibilité et de dissémination. Il en est de même pour les virus modifiés par des phénomènes de recombinaison qui peuvent intégrer des données génétiques virales entreposées dans le génome de la cellule végétale et modifier ainsi leurs propriétés d’infection.

Outre ces échanges de protéines ou de données génétiques, il demeure aussi probable qu’un virus développe des moyens pour contrer les mécanismes de défense ou de résistance induits par le transgène. En dépit du nombre peu élevé de cultures transgéniques, on compte plusieurs virus qui peuvent supprimer la résistance de la plante induite ou acquise par la transgénèse.

Notre équipe s’intéresse à ces questions. Nous avons produit une population de plantes de pommes de terre transgéniques qui seront bientôt évaluées pour leur résistance virale et leur innocuité agricole. Le but de ce projet en cours consiste à étudier les mécanismes fondamentaux associés à la résistance acquise afin de diminuer les risques associés à la culture des plantes transgéniques.

L’urgence de comprendre
Il faut ajouter à ces risques associés à la transgénèse, l’empressement des multinationales à commercialiser les plantes transgéniques. Dès lors, il est clair qu’il faut agir très rapidement. Il est urgent de mieux comprendre comment la résistance est induite et d’établir des stratégies pour augmenter l’innocuité agronomique des plantes transgéniques. Différentes hypothèses ont déjà été proposées pour expliquer l’effet bénéfique de la transgénèse sur la résistance de la plante. En fait, plusieurs mécanismes peuvent intervenir selon la nature du transgène, mécanismes qu’on peut regrouper en deux grandes catégories.

Dans la première catégorie, l’induction de la résistance nécessite l’accumulation de la protéine traduite alors que, dans la deuxième, les mécanismes dépendent de l’accumulation d’ARN. On peut donc réduire plusieurs risques associés à l’accumulation d’une protéine virale en favorisant les stratégies qui dépendent de l’accumulation des ARN. Dans ce dernier cas, connu sous l’appellation de « résistance induite par l’ARN », le déclenchement de la résistance semble similaire au phénomène naturel par lequel certaines espèces végétales résistent aux infections virales. Des études récentes ont montré la possibilité d’induire cette résistance en combinant des fragments de gènes viraux à celui du gène qui code pour une protéine fluorescente de la méduse, connue sous le nom de GFP pour « green fluorescent protein » (voir Interface, vol. 21, n° 3, p. 13). Ces résultats, inexplicables pour le moment, sont très prometteurs puisqu’ils démontrent la possibilité d’induire des résistances multiples chez divers virus tout en réduisant les probabilités de recombinaison entre les virus et les transgènes.

Des espoirs pour les consommateurs
Une meilleure connaissance des mécanismes de résistance peut donc contribuer à augmenter l’innocuité agronomique des plantes de pommes de terre transgéniques. Mais qu’en est-il du consommateur? Parmi les risques connus, on pense surtout au potentiel allergène, à la résistance aux antibiotiques apportée par le gène de sélection et à la recombinaison avec des virus humains. Plusieurs scientifiques orientent actuellement leurs recherches dans le but de diminuer ces risques. En fait, on peut envisager l’utilisation de vecteurs qui confèrent une expression exclusive dans la partie aérienne de la plante de pomme de terre et non dans les tubercules. D’autres études sont orientées vers la production de vecteurs pour lesquels le gène de sélection ne serait pas associé à une résistance pour un antibiotique donné.

La compagnie japonaise Nippon Paper Industries, par exemple, met au point un système qui contient le gène codant pour une protéine en cause dans la formation des bourgeons axillaires. Munies d’un tel vecteur, les plantes transgéniques se distingueraient facilement des plantes non transformées par leur bourgeonnement particulier dans un milieu sélectif approprié. Ces exemples démontrent, d’une part, la possibilité de développer des plantes qui présentent à la fois des avantages pour les consommateurs, pour les producteurs et les transformateurs et, d’autre part, la nécessité de continuer des recherches pluridisciplinaires.

Les auteurs remercient les membres de l’équipe, Julie Belles-Isles, Isabelle Labrosse et Arianne Tremblay, ainsi que le CORPAQ (Conseil des recherches en pêches et agroalimentaire du Québec) pour son soutien financier.

Le gène d’un virus dans le génome d’une plante
Trois méthodes permettent d’effectuer le transfert d’un gène du virus (transgène) au génome de la plante : la biolistique, l’électroporation et l’infection bactérienne. La biolistique fait appel au bombardement des cellules végétales avec des particules métalliques sur lesquelles est fixé de l’ADN du virus. L’électroporation est une technique qui réfère au transfert facilité de l’ADN viral par un choc électrique infligé aux protoplastes, ces cellules végétales démunies de leur paroi cellulaire.

L’infection bactérienne est utilisée dans le cas de la pomme de terre. On utilise une bactérie du sol, Agrobacterium tumefaciens, qui a la capacité naturelle d’intégrer une partie de ses gènes à l’intérieur du génome de la plante. On remarque, entre autres, que les virus sont des entités vivantes qui contiennent très peu d’information génétique. En général, cette information est suffisante pour produire les protéines en jeu dans la réplication, appelées réplicases, ainsi que le mouvement et la protection du virus. La première étape de la technique de transformation génétique à l’aide de l’infection bactérienne consiste à couper le gène d’intérêt du génome viral. Ce gène est isolé et introduit dans un plasmide, un petit fragment d’ADN retrouvé chez certaines bactéries dont Agrobacterium. Le plasmide sert de moyen de transport. Muni d’un gène de sélection, le plasmide contient aussi l’information nécessaire pour repérer rapidement les cellules végétales qui contiennent le gène du virus. Le plasmide transformé avec le transgène est introduit dans les cellules d’Agrobacterium, qui infecteront des tissus foliaires prélevés sur des plantes de pomme de terre. Ces disques foliaires infectés sont déposés sur un milieu gélosé sélectif à partir duquel de nouvelles tigelles de pomme de terre émergeront. Dans les conditions optimales de sélection, seules les tigelles transformées, qui contiennent le gène du virus, peuvent croître dans le milieu sélectif et sont régénérées en plantes entières. Traditionnellement, le gène de sélection le plus utilisé dans ce type de manipulation code pour une résistance à la kanamycine. Cet antibiotique fut sélectionné en raison de sa faible utilisation en médecine et du nombre élevé de bactéries résistantes à cette substance.

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Du lait encore meilleur pour la santé

Par Yvan Chouinard, professeur au Département des sciences animales, Université Laval 
Courriel : yvan.chouinard@san.ulaval.ca

Le lait et les produits laitiers, c’est bien connu, sont bons pour la santé. Mais depuis vingt ans, des recherches montrent qu’ils le sont peut-être plus qu’on ne l’aurait cru. Un de leurs constituants, un acide gras appelé acide linoléique conjugué (ALC), combattrait le cancer, les maladies cardiovasculaires, le diabète et même l’obésité. Et comme il semble plus simple, à première vue, d’augmenter la concentration d’ALC dans les produits laitiers que de changer les habitudes des consommateurs, c’est à cela que notre équipe travaille. Nous avons, de plus, montré que les ALC avaient aussi un effet bénéfique sur la santé... des vaches elles-mêmes.

Pour améliorer la santé des humains
L’existence des ALC est connue depuis une bonne cinquantaine d’années, mais l’étude de leur rôle dans le maintien de la santé date seulement d’environ vingt ans. L’intérêt a surgi lorsqu’on a démontré que ces acides gras pouvaient protéger les cellules contre les mutations génétiques. Par la suite, les chercheurs ont découvert de nombreux autres avantages : les ALC peuvent inhiber le développement de cancers dans différents tissus chez le rat et la souris; ils peuvent à la fois prévenir l’apparition d’un cancer et inhiber ce même cancer une fois qu’il est présent.

Peu de travaux ont été effectués chez l’humain pour évaluer le véritable pouvoir anticancérigène de ces éléments. Une étude finlandaise a d’abord montré que les risques pour une femme de développer un cancer du sein diminuaient avec la consommation de lait. À la suite de cette étude, les auteurs ont suggéré que les ALC présents dans le lait pourraient assurer une protection contre le développement du cancer. Cette hypothèse reposait sur l’analyse des niveaux d’ingestion de matières grasses laitières, qui sont une source importante d’ALC.

Les ALC contribueraient par ailleurs à réduire les risques de maladies cardiovasculaires en abaissant les niveaux de cholestérol LDL et le ratio cholestérol LDL/cholestérol HDL dans le plasma sanguin. Ils permettraient aussi de réduire le pourcentage de gras corporel chez différentes espèces animales. Ainsi, des apports d’ALC dans la ration de la souris et du rat ont réduit le gras corporel de 57 p. 100 et 23 p. 100 respectivement sans pour autant affecter, dans la majorité des cas, le poids corporel des animaux. D’autres expériences ont montré que les ALC pouvaient normaliser la glycémie et améliorer l’état d’hyperinsulinémie chez le rat. Cette découverte laisse entrevoir le rôle que ces acides pourraient jouer dans la prévention et le traitement du diabète non insulinodépendant de type II.

Où se trouvent les ALC?
Les ALC sont présents dans plusieurs aliments, y compris les produits laitiers, la viande et certains produits végétaux. Cependant, la teneur en ALC est beaucoup plus élevée dans les produits d’origine animale que dans ceux de source végétale. Elle est plus élevée aussi dans les tissus des ruminants comme les bovins, les moutons et les chèvres, que dans ceux des non-ruminants tels les porcs ou les poulets.

Le lait et les produits laitiers constituent les sources les plus concentrées d’ALC dans notre alimentation, et cela bien que ces acides gras représentent à peine 5 mg/g de matières grasses laitières.

Les ALC sont en fait un mélange d’isomères (des molécules qui diffèrent par la position des atomes) d’un autre acide, appelé acide octadécadiénoïque. Les ALC sont des molécules qui ne font pas partie de l’alimentation normale des ruminants. Ils sont produits dans leur organisme, à deux endroits différents : dans le rumen ou l’estomac, et dans la glande mammaire.

Il est également possible de fabriquer des ALC par procédé chimique, à partir d’huile végétale. Il est cependant difficile de contrôler la teneur des différents isomères d’ALC créés. Ces produits synthétiques, vendus sous forme de supplément alimentaire pour les humains, contiennent seulement une partie de l’isomère actif d’ALC naturellement présent dans les produits laitiers.

Agir sur l’alimentation de la vache laitière
Nous ne savons pas quelle quantité d’ALC doit être consommée pour qu’on note une amélioration de la santé. En fait, les résultats actuels suggèrent qu’il n’existe peut-être pas un niveau d’ingestion au-delà duquel les ALC commenceraient à agir. Les effets métaboliques des ALC seraient plutôt proportionnels à la quantité consommée. On a donc tout intérêt à augmenter les apports alimentaires en ALC afin que la population puisse bénéficier de leurs bienfaits sur la santé.

Deux avenues sont ouvertes : convaincre la population d’augmenter sa consommation de produits laitiers ou mettre en marché des produits contenants des teneurs plus élevées en ALC. La seconde solution semble la plus simple à appliquer et c’est dans ce sens que sont orientés les travaux au Département des sciences animales de l’Université Laval.

Nos recherches montrent qu’il est effectivement possible de manipuler la teneur en ALC dans les matières grasses du lait en modifiant l’alimentation de la vache laitière. Parmi les aliments étudiés, les huiles végétales riches en acide linoléique comme celles du soya, du tournesol et du maïs, semblent être les plus efficaces. Les vaches ainsi nourries produisent un lait dont la concentration en ALC est cinq fois plus élevée que la moyenne.

Ces résultats sont encourageants, et ils pourraient faire l’objet d’expériences de transfert technologique dans le cadre de nouveaux projets subventionnés. Nous envisageons, en effet, de produire et de mettre à l’essai un beurre riche en ALC. Ce beurre sera intégré à l’alimentation d’un groupe de sujets humains et nous suivrons l’évolution de leur profil lipidique pendant quelques semaines.

Des nutraceutiques pour animaux
Nous avons également étudié les effets des ALC sur le métabolisme des vaches laitières qui absorbent quotidiennement des quantités plus ou moins grandes de ces acides gras produits par la microflore de leur rumen. L’administration d’un mélange commercial d’ALC à des vaches en lactation a conduit à une diminution très importante de la synthèse des matières grasses du lait : une réduction de 50 p. 100 du taux butyreux du lait après seulement cinq jours de traitement.

À la ferme, les vaches donnent un lait qui contient environ 3,7 p. 100 de matières grasses. En ajoutant des suppléments d’ALC aux rations des vaches, les producteurs laitiers pourraient réduire de façon considérable la production de matières grasses. En début de lactation, les vaches laitières hautes productrices ne peuvent ingérer suffisamment d’aliments pour satisfaire leurs besoins nutritionnels et elles présentent donc souvent un bilan énergétique négatif. Cette situation entraîne des désordres métaboliques qui nuisent aux performances et au bien-être des animaux.

Comme la synthèse des matières grasses représente une part importante des dépenses énergétiques associées à la fabrication du lait, une réduction du taux de matières grasses devrait laisser à la vache plus d’énergie disponible pour d’autres fonctions métaboliques. Les ALC seraient donc en quelque sorte des « nutraceutiques pour les animaux » et les rations en contenant deviendraient des « aliments fonctionnels pour les vaches ».

Les recherches effectuées jusqu’à maintenant nous indiquent les nombreux avantages associés à l’utilisation des ALC autant en production animale qu’en nutrition humaine. Avec leurs effets sur la santé, ils offrent un potentiel intéressant pour la mise en marché de produits à valeur ajoutée. La découverte de ces molécules nous permet de franchir un autre grand pas dans le domaine de la nutrition et de la santé.

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Des jus de fruits performants

Par Charles Allain

Axée principalement vers la production de jus de fruits, A. Lassonde inc. s’intéresse depuis déjà 1992 aux aliments fonctionnels. En mettant en marché sa gamme de jus de fruits Oasis Pause Santé en 1995, l’entreprise de Rougemont se révélait d’ailleurs la première société canadienne à commercialiser des jus de fruits auxquels s’ajoutaient des nutraceutiques. « On ne parlait pas d’aliments fonctionnels à l’époque, commente Solange Doré, directrice, Développement de produits, chez A. Lassonde inc., mais plutôt d’aliments santé qui étaient en général des “sans gras” ou “sans sel”. Nous cherchons à tirer parti de la présence d’un composé dans certains aliments, la béta-carotène dans les carottes et les mangues par exemple, pour formuler des combinaisons qui offrent une valeur ajoutée supplémentaire. Nous avons voulu répondre à certains besoins précis qui découlaient de tendances lourdes comme le vieillissement de la population. »

Pour une entreprise comme Lassonde, tournée vers le marché de la consommation de masse, le développement de nouveaux produits fonctionnels se fait davantage sur les plans de la formulation et de la combinaison d’ingrédients santé connus, plutôt que par la recherche plus fondamentale. « Nous ne réinventons rien, précise Solange Doré, mais nous adaptons des idées et des ingrédients de façon créative. En général, il faut de 12 à 18 mois pour traverser la douzaine d’étapes que comprend le développement de produits : créativité/idées/concept, considérations techniques/faisabilité, étude de coûts, aspect légal, formulation/prototype, analyse sensorielle, mise à l’échelle pilote, étude de stabilité, décision de lancement, transfert de spécifications au contrôle qualité et à la production, mise à l’échelle industrielle.

« Du point de vue réglementaire, les possibilités de développement de produits à caractère fonctionnel sont très limitées au Canada, poursuit Mme Doré. Pour l’instant, nous travaillons avec des fonctions relativement connues des consommateurs comme la fibre, le calcium, les vitamines et minéraux. À court et moyen terme, nous aurons besoin d’une réglementation canadienne plus souple pour pouvoir mentionner sur les étiquettes les bienfaits d’ingrédients fonctionnels — B-carotène, isoflavone, lycopène — qui sont beaucoup moins connus des consommateurs. Aux États-Unis, déjà onze allégations reliant certaines composantes alimentaires et leur action sur des maladies sont maintenant possibles, par exemple dans le cas du calcium et de l’ostéoporose. »

L’équipe R-D de A. Lassonde inc. regroupe neuf personnes, dont plusieurs possèdent près de dix ans d’expérience. On n’y fait pas que de la recherche en alimentation fonctionnelle, car on s’intéresse aussi de près aux technologies et aux procédés, ainsi qu’à la recherche appliquée. « Les aliments fonctionnels représentent environ 15 p. 100 de nos efforts de recherche, ajoute Richard Couture, directeur de la R-D. La recherche à plus court terme est toujours effectuée à l’interne. Par contre, nous faisons équipe avec des centres de recherche pour des projets à plus long terme qui améliorent nos connaissances et ajoutent à l’expérience de nos équipes de chercheurs. »

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Combattre l’obésité

Par Charles Allain

Fondée en 1996 dans la région de Québec, l’entreprise Advitech Solutions réunit une quinzaine de professionnels et de chercheurs qui développent des nutraceutiques et des aliments fonctionnels à partir des protéines du lait. Créée sous l’impulsion de promoteurs qui connaissaient bien les chercheurs de l’Université Laval, Advitech s’est construite autour d’une équipe de R-D mise sur pied au sein de cette entreprise autrefois connue sous le nom de Laboratoires pharmaceutiques de Québec.

« Notre priorité est de développer de nouvelles propriétés biologiques des protéines de lait bovin afin de créer des aliments fonctionnels intéressants pour des clientèles ayant des besoins particuliers », explique Yves Pouliot, directeur de la recherche chez Advitech et professeur en sciences et technologies des aliments à la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation à l’Université Laval. « En fait, nous travaillons dans un secteur d’ingrédients à haute valeur ajoutée qui n’a pas été exploité jusqu’à présent par les grandes entreprises laitières au Québec. »

En alimentation fonctionnelle, Advitech s’est d’abord concentrée dans le développement de produits pour des personnes obèses sous traitement dans les cliniques d’amaigrissement. Elle commercialise aussi actuellement des produits destinés aux sportifs.

L’obésité tend à se répandre de plus en plus dans notre société sédentaire. Advitech a développé une gamme complète de produits hyperprotidiques (les produits Promedis) distribués exclusivement auprès des cliniques d’amaigrissement. Par ailleurs, en nutrition sportive, on connaît bien maintenant les propriétés des acides aminés ramifiés, qui redonnent de l’énergie aux athlètes après un exercice intense tout en réduisant la dégradation des protéines musculaires pendant l’exercice. Advitech met au point des formulations alimentaires qui seront éventuellement commercialisées par des entreprises des secteurs de l’entraînement et de la mise en forme. Enfin, dans le créneau des personnes âgées, qui souffrent souvent d’anxiété et de stress, Advitech s’est associée avec Ingredia, une firme française, pour commercialiser depuis quelques mois le F-200, un peptide de protéine de lait anxiolytique et anti-stress.

« Nos plus grandes difficultés actuellement ne sont pas d’ordre scientifique, mais sont plutôt liées à la réglementation, ajoute Yves Pouliot. En effet, comment positionner nos produits : s’agit-il d’aliments, de produits pharmaceutiques ou de suppléments alimentaires? De plus, la démonstration scientifique de l’effet biologique des produits représente parfois une difficulté. La mesure de l’anxiété, par exemple, et la preuve de l’action d’un aliment fonctionnel pour diminuer celle-ci ne sont pas toujours faciles à faire. » Ingredia, le partenaire français de Advitech, a dû faire preuve de créativité afin de mettre au point les tests prouvant l’action du F-200 sur l’anxiété. À l’aide de mesures de paramètres physiologiques dans des situations stressantes, on est parvenu à prouver que le F-200 constituait un supplément nutritionnel qui améliorait le bien-être de ceux et celles qui le prenaient.

Orientée d’abord en fonction du développement et de la commercialisation d’ingrédients laitiers à valeur ajoutée, Advitech met aussi sa capacité de recherche clés en mains au service d’entreprises innovatrices dans les domaines de l’alimentation et des nutraceutiques.

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Des bactéries pour une meilleure digestion

Par Charles Allain

Les probiotiques sont des organismes vivants — des bactéries — qui, une fois ingérés, ont des effets bénéfiques pour la santé. Secret de la longévité des Bulgares, ils se trouvent en particulier dans le yogourt. C’est que le lait fermenté contient à la fois des bactéries et le meilleur substrat leur permettant de rester vivantes et de faire leur travail dans le système digestif. Contrairement aux antibiotiques, qui s’attaquent à toutes les bactéries, les probiotiques se concentrent sur les bactéries pathogènes et n’ont pas d’effets secondaires. Leurs propriétés en font des candidats de choix pour la mise au point d’aliments fonctionnels comme le Bio-K.

Claude Chevalier, président de Bio-K + International, et François-Marie Luquet, ex-directeur de la R-D au Groupe Danone, sont les parents de Bio-K. La force de leur produit, dont la particularité est de contenir plus de 50 milliards de bactéries Lb. acidophilus et Lb. casei dans chaque 100 g, repose sur la souche isolée par M. Luquet : celle-ci reste vivante et en quantité suffisante dans son support fait de poudre de lait écrémé. Au moment de l’ingestion, les bactéries peuvent devenir actives et jouer pleinement leur rôle dans la flore intestinale. Elles joueraient un rôle de stabilisateur du fonctionnement du système digestif, et soulageraient les gens aux prises avec des problèmes de diarrhée, de constipation ou de brûlures d’estomac. Distribué dans les boutiques d’aliments naturels au Canada et aux États-Unis ainsi que par la chaîne Loblaws, Bio-K est actuellement commercialisé comme un aliment et non comme un supplément alimentaire.

« Nous n’avons pas l’intention de nous insérer dans la filière pharmaceutique, précise M. Claude Chevalier, car nous voulons conserver au Bio-K sont statut “alimentaire” qui nous ouvre davantage de portes sur le plan de la distribution. » Bio-K + International conduit actuellement plusieurs recherches, notamment pour connaître les possibilités d’action sur le cholestérol de la souche bactérienne isolée par François-Marie Luquet. Effectuées d’abord en milieu hospitalier au Québec, ces recherches se poursuivent maintenant dans plusieurs centres urbains nord-américains. On cherche à valider les résultats, très encourageants, obtenus jusqu’ici relativement à la capacité de neutralisation de pathogènes par Bio-K.

Voisin du campus de l’Institut Armand-Frappier à Laval, Bio-K+ International compte environ 35 employés, dont cinq chercheurs qui se concentrent en R-D. D’abord testé au Centre de recherche sur les aliments d’Agriculture Canada à Saint-Hyacinthe en 1994, puis par des chercheurs en agro-alimentaire à l’Université Laval, Bio-K n’est réellement offert que depuis fin 96 sur le marché au Québec, et depuis 1997 au Canada et aux États-Unis.