Génétique Quand les biotechnologies s’allient à l’agronomie

La crise alimentaire, le réchauffement climatique, le manque d’eau et le Grenelle de l’environnement ont remis l’amélioration des plantes au centre des préoccupations de la recherche agronomique pour les décennies à venir. Traditionnellement les plantes étaient améliorées pour leur rendement et la qualité de la production. Désormais d’autres critères venus du domaine de l’environnement vont s’ajouter : rusticité, tolérance aux stress et résistance à des agresseurs, en lien avec une diminution des intrants. « On s’aperçoit que les rendements du blé stagnent depuis quelques années. Une des questions est donc : a-t-on amélioré les bons caractères ? », souligne François Houllier, directeur scientifique de l’Inra « plantes et produits du végétal ».

« L’amélioration génétique des plantes ne sera pas la solution miracle pour la résistance aux maladies et aux ravageurs, estime le chercheur. Il y aura toujours des bio-agresseurs pour contourner les résistances. Je pense que nous allons de plus en plus avoir tendance à créer des variétés adaptées aux systèmes de culture et de production dans lesquels elles seront cultivées ». Le défi pour la recherche dans les années à venir est donc d’imaginer des idéotypes pour des systèmes de cultures. C’est-à-dire de mettre au point des jeux de variétés adaptées à des rotations précises de culture. Quelle variété de colza pour succéder à quelle variété de pois dans tel environnement ? Il n’y aura donc pas de solution « tout génétique » à l’avenir. Pour François Houllier, « on ne peut, de toute manière, pas imaginer un paysage très homogène planté avec une variété résistante unique. À long terme et à grande échelle, ça ne marche pas ! Il faut penser de manière systémique. Même si on est intéressé par le blé ou le colza, il faut donc aussi améliorer le pois qui entre dans la rotation ».

Un nouvel objectif de sélection s’invite également : la production de bioproduits. On a toujours utilisé les plantes pour des usages non alimentaires, mais on ne les a pas encore réellement améliorées pour cela. Cela va devenir un objectif. « Même si pour le moment la bioraffinerie a pris de l’avance dans l’amélioration de ces technologies pour s’adapter aux espèces et variétés actuellement cultivées », constate le directeur scientifique de l’Inra.

Les critères changent et les techniques aussi évoluent. La transgénèse est utilisée aujourd’hui pour produire les OGM en introduisant artificiellement dans le génome d’une plante (ou d’un animal) un fragment d’ADN étranger afin d’ajouter un nouveau caractère à la plante (résistance à un parasite par exemple). Mais de nouvelles techniques voient le jour. Notamment, la sélection assistée par marqueurs qui permet de repérer dès le plus jeune âge de la plante l’expression d’un caractère, grâce à une connaissance fine du génome des plantes cultivées. Cette méthode repose sur le principe de la sélection végétale classique telle qu’elle est pratiquée depuis longtemps mais en accélère considérablement la mise en œuvre. « Ces deux techniques cohabitent déjà et vont continuer à se développer », indique François Houllier. « Il n’est pas facile de savoir quelle sera la voie la plus pertinente mais on peut imaginer que la sélection assistée par marqueurs puisse avoir une meilleure efficacité pour améliorer des caractères complexes comme la tolérance à la sécheresse. Par contre pour ce qui est de mécanismes déterminés par un seul gène, la transgénèse semble mieux adaptée ». Une technique ne devrait pas en supplanter une autre. Chacune aura sa place en fonction des objectifs mais aussi de leur acceptation par le grand public.

Des recherches très récentes utilisant des nucléases (enzymes qui coupent l’ADN à un endroit précis) ont montré qu’il était possible d’insérer un transgène à un endroit précis du génome du maïs. Même si aujourd’hui elle n’est pas encore opérationnelle à grande échelle, une telle technique pourrait permettre de répondre à l’une des critiques faites aux OGM qui est l’insertion aléatoire d’un nombre indéterminé de copies du transgène dans le génome. Elle pourrait donc, non seulement, grandement améliorer l’efficacité de la transgénèse – pour la création de nouveaux OGM – telle qu’elle est pratiquée à ce jour, mais aussi permettre le transfert de gènes d’intérêt naturellement présents chez d’autres plantes ce qui est aujourd’hui très compliqué. Les recherches sur la manipulation des gènes avancent à grands pas mais la détermination des caractères effectivement exprimés par la plante (phénotypage) devient un facteur limitant. « Nous avançons très vite dans le génotypage (carte d’identité génétique d’une plante) à haut débit mais nous progressons moins vite dans le phénotypage, c’est un secteur d’avenir pour la recherche », prévoit François Houllier. Et plus dur encore sera la détermination, au champ et pas seulement en serre, des performances d’un grand nombre de génotypes sous changement climatique (augmentation de la teneur en CO2 de l’air, de la température, du stress hydrique…).