Substances nouvelles : résumé de l'évaluation des risques EAU-288

EAU-288 : souche ECMo01 deSaccharomyces cerevisiae

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Sommaire

Le présent document vise à expliquer la décision réglementaire prise en vertu de la partie 6 de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement, 1999 (LCPE 1999) concernant la fabrication de la souche ECMo01 de Saccharomyces cerevisiae par First Venture Technologies Corp. en vue de son introduction sur le territoire canadien. Les renseignements pertinents concernant la souche ECMo01 de Saccharomyces cerevisiae ont été fournis conformément au paragraphe 3(1) du Règlement sur les renseignements concernant les substances nouvelles (organismes) de la LCPE 1999.

Le Bureau de l’évaluation et du contrôle des substances nouvelles de Santé Canada a évalué l’information soumise par First Venture Technologies Corp. ainsi que d’autres données scientifiques disponibles en vue de déterminer si la souche ECMo01 de S. cerevisiae est toxique1 ou est capable de devenir toxique, selon la définition donnée à l’article 64 de la LCPE 1999.

Décision réglementaire

En tenant compte des questions de danger et d’exposition et d’après l’évaluation des risques, Santé Canada a conclu que la souche ECMo01 de S. cerevisiae n'est pas considérée comme toxique pour l’environnement ou la santé humaine au Canada au sens de l’article 64 de la LCPE 1999. Par conséquent, la fabrication de la souche ECMo01 de S. cerevisiae en vue de son introduction sur le territoire canadien est permise après le 23 août 2006.

Cette évaluation ne comprend pas une évaluation des risques pour la santé humaine dans un environnement professionnel ni de l’exposition et des risques possibles pour la santé humaine associés à l’utilisation de l’organisme dans un produit assujetti à la Loi sur les aliments et drogues ou en tant qu’élément d’un produit assujetti.

Annexe du RRSN(O) : 1 (fabrication d’un micro-organisme destiné à être introduits sur le territoire canadien)
Identification de l’organisme : Souche ECMo01 de Saccharomyces cerevisiae
Déclarant : First Venture Technologies Corp.2, Box 21147,
Charlottetown (Î.-P.-É.)  C1A 9H6
Date de la décision : 23 août 2006
Utilisation proposée : Levure sèche active permettant de réduire la formation de carbamate d’éthyle durant la production commerciale de boissons alcoolisées

Historique de la souche / modification génétique

La souche ECMo01 de Saccharomyces cerevisiae a été obtenue à partir de la souche Davis 522 (ATCC 36026) d’origine naturelle de S. cerevisiae, couramment utilisée dans l’industrie vinicole.

L’identification de la souche ECMo01 a été faite à partir de ses caractéristiques morphologiques, de tests d’utilisation des glucides (API20C AUX) et d’une analyse du transcriptome au moyen du GeneChipMD Yeast Genome S98 Array d’Affymetrix.

L’urée est un précurseur du carbamate d’éthyle, un agent cancérogène présumé chez l’humain, qui est produit par la réaction entre l’urée et l’éthanol durant la vinification. La création de la souche ECMo01 de S. cerevisiae à pour but d’accroître l’expression de l’urée amidolyase, afin de réduire la formation et l’accumulation de carbamate d’éthyle dans le vin. L’insert génétique recombinant introduit est composé du gène DUR1,2 (codant l’urée amidolyase) issu de la souche TCY1 de S. cerevisiae, et des séquences du promoteur et du terminateur du gène PGK1 (assurant l’expression adéquate du gène DUR1,2) dérivées de la souche AB972 de S. cerevisiae.

La souche hôte Davis 522 de S. cerevisiae a été transformée par électroporation avec un mélange de la cassette d’intégration et d’un plasmide contenant le transposon Tn5Ble servant de marqueur de résistance à la phléomycine chez la levure. Les transformants ont été isolés en fonction de leur capacité à croître en milieu sélectif contenant de la phléomycine; les cellules transformées avec le plasmide sont plus susceptibles d‘avoir intégré la cassette du gène DUR1,2. Le plasmide contenant les gènes de résistance aux antibiotiques fut éliminé par la suite de la souche ECMo01 par culture sur milieux non sélectifs.

La stabilité génétique a été établie sur plus de 100 générations en l’absence de pression sélective. Le risque d’expression de caractères nouveaux imprévus ou d’introduction de matériels génétiques non caractérisés est très faible, étant donné que l’examen de potentiels cadres de lecture ouverts de la cassette d’intégration indique que les protéines putatives seraient semblables à celles exprimées par la souche parentale. De plus la souche parentale n’a jamais auparavant généré de produits indésirables.

Examen des dangers

Danger environnemental

S. cerevisiae est une levure saprophyte très répandue dans la nature. Elle a été isolée dans les sédiments, le sol, l’eau, des animaux et les plantes dans diverses conditions écologiques. Ses besoins nutritionnels, ainsi que sa capacité de produire des ascospores dans des conditions de privation accroissent sa capacité de survivre dans la nature. Aucun effet négatif de cette levure sur le cycle biogéochimique n’a été signalé.

Même si S. cerevisiae est omniprésente dans la nature et couramment utilisée par les industries alimentaire et vinicole, les rapports concernant son effet pathogène sur les insectes, les oiseaux, les poissons, les animaux et les plantes sont extrêmement rares dans les publications scientifiques. Seul un cas associant S. cerevisiae à une diarrhée chronique chez un chien a été signalé [1]. L’Agence canadienne d’inspection des aliments, en vertu de la Loi sur la protection des végétaux, reconnaît que les espèces non recombinantes de Saccharomyces ne sont pas des phytoparasites et qu’il n’est pas nécessaire de détenir un permis pour les importer au Canada [2].

Étant donné que, dans ce cas-ci, les éléments génétiques insérés ne semblent pas présenter de risques intrinsèques, on ne s’attend pas à ce que les incidences environnementales globales possibles découlant du rejet de la souche ECMo01 de S. cerevisiae diffèrent de celles associées aux autres souches connues de S. cerevisiae répandues dans la nature.

Danger pour la santé humaine

S. cerevisiae est principalement associée à des activités humaines, notamment à la production de pain et de boissons alcoolisées. S. cerevisiae a également été utilisée comme probiotique dans la prévention ou le traitement de divers troubles diarrhéiques.

S. cerevisiae a été isolée de la flore intestinale chez l’humain et est considérée comme un agent pathogène opportuniste de faible virulence. La souche non recombinante de S. cerevisiae est considérée comme un agent du groupe de risque 1 par l’Agence de la santé publique du Canada. Même si cette levure est omniprésente dans la nature, les rapports de cas d’infection clinique par S. cerevisiae chez des populations en santé semblent rares. Un dépouillement des publications scientifiques révèle que S. cerevisiae a provoqué différents types d’infection tels qu’un empyème [3], un abcès du foie [4], une péritonite [5], une infection urinaire [6] et une endocardite [7]. La fongémie est l’infection causée par S. cerevisiae la plus souvent signalée [8-12]. Ces infections touchent pour la plupart des sujets qui sont immunodéprimés ou qui sont atteints d’une maladie ou d’une affection sous-jacente.

Bien que S. cerevisiae soit généralement présente dans le tractus gastro-intestinal humain, des cas établis d’infection exogène, comme la vaginite, ont été signalés. [13-16]. Les publications scientifiques font état de quelques cas de réactions allergiques suite à l’exposition par voie orale, par voie cutanée ou par inhalation à S. cerevisiae [17-18]. Cependant, selon une étude réalisée par Kortekangas-Savolainen et coll. [19], le vin ou les produits de boulangerie ne contiennent pas suffisamment d’allergènes de la levure pour provoquer de réactions allergiques.

Le principal facteur de virulence des levures est la sécrétion de phospholipases; toutefois, comparativement à une vaste gamme de champignons testés, S. cerevisiae présente le plus faible taux d’activité des phospholipases [20].

Pour le traitement des maladies causées par S. cerevisiae, il est recommandé d’avoir recours à une polythérapie antifongique, ainsi qu’à un traitement de longue durée [21]. Dans l’éventualité peu probable où la souche ECMo01 de S. cerevisiae causerait une infection chez les humains, il existe actuellement des traitements. L’amphotéricine B est considérée comme le traitement de choix dans les infections graves par S. cerevisiae, à moins que des affections sous-jacentes ne constituent une contre-indication [1]; dans ce cas, un traitement de longue durée par des antifongiques de la classe des azoles (par exemple, clotrimazole, fluconazole, itraconazole, voriconazole) s’est également avéré efficace [16, 22].
Étant donné que les gènes de résistance aux antibiotiques ont été retirés du génome de la souche ECMo01 pendant la modification de la souche, il est peu probable qu’ils se disséminent dans l’environnement.

Mise à part sa capacité accrue d’hydrolyser l’urée, on ne s’attend pas à ce que la souche ECMo01 se comporte différemment de la souche parentale non recombinante qui est traditionnellement utilisée dans la vinification commerciale. Le risque d’effets nocifs significatifs sur la santé humaine est donc jugé faible. En 2005, la souche de levure ECMo01 a reçu une affirmation GRAS (Generally Recognized As Safe) par la Food and Drug Administration des États-Unis [23].

Examen des aspects liés à l'exposition

Le micro-organisme déclaré sera fabriqué au Wine Research Centre de l'Université de la Colombie-Britannique3. Au cours des 12 premiers mois, la production s’élèvera à 17 kg, contenant 3,4 x 1014 cellules viables de la souche de S. cerevisiae ECMo01; le produit sera exporté aux États-Unis pour des essais de vinification et vendu à des fabricants de levure à l’échelle internationnale. Dans l’avenir, on prévoit produire à grande échelle, dans un établissement commercial canadien, jusqu’à 30 tonnes métriques par année. Le produit sera distribué dans environ 200 établissements vinicoles en Ontario et en Colombie-Britannique.

Selon le procédé de fabrication utilisé, le vin embouteillé contiendrait entre 0 et 10 cellules/ml de la souche ECMo01. En général, on utilise entre 0,1 et 0,2 gramme de levure sèche active pour fabriquer un litre de vin. Toutefois, la clarification, suivie d’une filtration, permet de réduire la quantité de cellules à moins de 0,5 cfu/ml de vin, ainsi assurant l’absence d’une augmentation de la teneur en urée amidolyase. La filtration sur membrane permettrait l’élimination complète des cellules de levure.

Dans l’éventualité peu probable où des souches ECMo01 seraient rejetées du Wine Research Centre, les plantes et les animaux terrestres et aquatiques qui pourraient être exposés sont ceux qui se trouvent dans le voisinage immédiat de l’établissement. L’université est située à la périphérie du Pacific Spirit Regional Park, à Point Grey. Ce parc boisé est majoritairement composé d’un mélange d’arbres tels que la pruche du Canada, le thuya géant, l’aulne rouge, le Douglas taxifolié, et l’érable grandifolié. Le parc héberge un écosystème diversifié comprenant des cerfs mulets, des couguars, des wapitis, des loups et des loutres. On y trouve des musaraignes de Bendire, et le parc est l’un des trois seuls sites au Canada à héberger le campagnol à dos roux de l’Ouest. La mésange à dos marron, l’huîtrier de Bachman et le macareux huppé4 sont retrouvés uniquement dans cette région. Dans cette écozone, l’otarie de Steller, le phoque commun, la baleine à bec de Blainville et l’otarie de mer sont souvent observés dans l’océan. S. cerevisiae est non pathogène pour les vertébrés et les invertébrés terrestres et aquatiques, et pour les plantes, et est très répandu dans la nature donc, on ne s’attend pas à ce que son éventuel rejet par l’établissement de fabrication présente un risque écologique important.

Comme dans le cas des souches d’origine naturelle de S. cerevisiae utilisées durant la vinification, une exposition par inhalation est possible. On s’attend à ce que le niveau d’exposition chez l’humain soit comparable à celui attribuable aux souches de S. cerevisiae normalement présentes dans la fabrication des aliments et des boissons. Le déclarant a donné des précisions sur les procédures de désinfection de tous les déchets solides et liquides, procédures qui visent à atténuer le risque associé à un éventuel rejet de la souche dans l’environnement.

L’exposition à la souche ECMo01 ou aux protéines nouvellement introduites, lors de l’élimination de vin inutilisé ou de la consommation de vin, est jugée extrêmement faible, étant donné que les procédés de transformation qui entrent dans la vinification permettront d’éliminer toutes les cellules de levure intactes, les débris associés aux cellules de levure autolysées et les protéines libérées pendant l’autolyse des cellules de levure.

Persistance et dispersion

On dispose actuellement de renseignements limités sur les caractéristiques écologiques de la souche ECMo01. Valero et coll. [24] ont effectué une étude sur le terrain d’une durée de 3 ans portant sur la propagation et la survie des souches de levure industrielles dans les vignes du Nord du Portugal et du Sud de la France. Les résultats révèlent que les souches commerciales ont un comportement semblable à celui des souches de levure naturelles. La souche ECMo01 aurait sans doute un avantage concurrentiel moindre dans l’environnement par rapport aux levures naturellement présentes dans le sol, étant donné qu’elle est adaptée à des milieux bien définis.

On a également évalué le comportement des souches génétiquement modifiées de S. cerevisiae à l’intérieur des populations microbiennes d’une cave à vin en confinement et d’une vigne en serre [25]; aucune différence marquée entre les souches modifiées et les souches de levure commerciales n’a été observée. L’introduction de la souche ECMo01 n’aurait pas d’incidence importante sur l’équilibre écologique de la flore associée à la vigne dans l’environnement.

Si le procédé de fabrication à grande échelle entraîne le rejet dans l’environnement de la souche déclarée, cette dernière peut être disséminée par le vent, par la faune présente dans les établissements vinicoles ou par ruissellement avec les eaux de surface. Puisque le déclarant a fourni les procédures détaillées de désinfection de tous les déchets solides et liquides, on s’attend à ce que la dispersion de la souche ECMo01 soit sur de courtes distances et au cours de périodes limitées dans les établissements vinicoles et les zones périphériques.

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