Plantes transgéniques Améliorer la tolérance à la sécheresse… grâce à des pesticides

Le manque d'eau est aujourd'hui l'un des principaux facteurs limitant la productivité agricole, et cette situation risque de s'aggraver au cours des prochaines décennies (1). En effet, selon les projections actuelles, le changement climatique en cours provoquera, dès le milieu du XXIe siècle, une augmentation importante de la fréquence des sécheresses. Leur impact sur les rendements pourrait s'avérer dramatique, menaçant non seulement la sécurité alimentaire mondiale mais aussi l'économie du secteur agricole. À titre d'exemple, la sécheresse exceptionnelle qui a frappé le Texas en 2011 a causé des pertes estimées à 7,6 milliards de dollars (2). Dans ce contexte, la mise au point de variétés tolérantes au manque d'eau est donc primordiale. Celles-ci peuvent être obtenues grâce à des techniques classiques de sélection ou grâce aux biotechnologies. À l'université de Californie à Riverside, Sang-Youl Park et ses collègues ont utilisé cette dernière approche afin de créer des plantes capables d'endurer plus de dix jours de privation d'eau après traitement par un fongicide commercial (3). Ils ont pour cela modifié le fonctionnement d'un des récepteurs d'une hormone végétale essentielle, l'acide abscissique.

Limiter les fuites d'eau

Pour résister au manque d'eau, les végétaux emploient plusieurs stratégies. L'une d'elles consiste à limiter la transpiration en fermant leurs stomates. Généralement situées sur la face inférieure des feuilles, ces pores microscopiques permettent notamment à la plante de se procurer le dioxyde de carbone requis pour la photosynthèse. Mais ces échanges gazeux s'accompagnent d'une perte de vapeur d'eau, d'où la nécessité de contrôler précisément l'ouverture et la fermeture des stomates. Cette fonction est dévolue à une hormone : l'acide abscissique. Capable d'inhiber la croissance et de maintenir les graines en dormance, cette molécule joue aussi un rôle central dans la réponse des plantes au manque d'eau. Durant les périodes de sécheresse, sa concentration augmente fortement dans les végétaux, et en conséquence, leurs stomates se ferment.

Il est malheureusement impossible d'utiliser l'acide abscissique pour traiter directement les cultures. Coûteux à fabriquer, il est sensible à la lumière, et les plantes le dégradent rapidement. Pour contourner le problème, les chercheurs ont donc exploré une autre voie : ils ont choisi de modifier le récepteur de l'hormone. Celui-ci est en quelque sorte le démarreur qui met en route la machinerie de fermeture des stomates. Cette dernière se déclenche une fois que l'acide abscissique, qui joue le rôle de la clef de contact, s'est fixé sur ledit récepteur. L'idée de Park et ses collègues était simple : créer un récepteur activable par une autre molécule que l'acide abscissique, si possible déjà commercialisée et présentant une utilité agricole.

Des mutants plus économes

Pour y parvenir, les scientifiques ont procédé par étapes. Ils ont tout d'abord fabriqué en laboratoire de nouvelles versions du récepteur de l'acide abscissique, dont les formes différaient légèrement de celle du récepteur originel. Ils ont ensuite testé sur chacune d'elles divers produits agrochimiques, afin de déterminer si certains étaient capables de s'y lier. L'expérimentation a permis d'identifier un récepteur mutant fixant le mandipropamide, fongicide utilisé contre le mildiou et commercialisé sous l'appellation Revus. Les chercheurs ont enfin inséré le gène de ce récepteur dans des plants d'Arabidopsis thaliana, une brassicacée très utilisée pour étudier la physiologie et la génétique des végétaux. Résultat :  lorsque ces plantes transgéniques étaient traitées avec du mandipropamide, leurs stomates se fermaient, exactement comme ceux de plantes sauvages réagissant à l'acide abscissique. Sous l'effet du fongicide, les plants d'A. thaliana modifiés ont vu leur résistance à la sécheresse grandement améliorée. Contrairement à leurs alter-ego sauvages, qui n'ont pas survécu à l'expérience, ils ont été capables de se passer d'eau pendant 11 jours. Après le traitement, des images thermographiques ont indiqué une élévation de température de 2°C dans les feuilles, preuve de l'inhibition de la transpiration. Des résultats similaires ont été obtenus sur des plants de tomates modifiés de la même façon. Cette approche originale permettrait, si elle recevait l'aval des autorités, de faire d'une pierre deux coups, un seul traitement permettant à la fois d'améliorer la résistance à la sécheresse et lutter contre les infections fongiques. Toutefois, le passage du laboratoire au champ n'est pas encore à l'ordre du jour : outre le problème posé par les OGM, ce traitement a pour effet secondaire de stopper la croissance...