Amélioration génétique: de nouvelles possibilités pour la protection des plantes

Depuis des milliers d'années, les hommes tentent de sélectionner à partir de plantes sauvages, des variétés cultivables à haut rendement. Aucune pomme, carotte ou pomme de terre vendue aujourd'hui au consommateur n'est " d'origine ", pas plus que les céréales. L'amélioration génétique des semences est un processus constant et indispensable, visant à garantir la production alimentaire.

Il y a 7000 ans déjà, les anciens Sumériens avaient commencé la sélection systématique du blé. Le pain comme aliment de base a été fabriqué le plus souvent à partir de farine de blé ; dans notre alimentation actuelle, le blé reste la principale source d'hydrates de carbone et demeure donc la céréale la plus importante.

Les pertes de récoltes dues à des maladies végétales en sont d'autant plus graves. Les agriculteurs connaissent depuis longtemps le groupe des champignons hétérobasidiomycètes, parasites qui provoquent le charbon (ustilaginales). Il s'agit d'organismes pathogènes qui, entre autres, contaminent diverses variétés de céréales et provoquent d'importantes pertes. Sans mesures drastiques, celles-ci peuvent s'élever jusqu'à 50% des récoltes, comme cela était souvent le cas au siècle passé. Les espèces de ce charbon spécifiques au blé, la carie du blé  et le charbon nu du blé, se propagent par les semences. Cette contamination, longtemps invisible, ne se révèle qu'à partir du moment où les épis débutent leur maturation. Il est alors trop tard pour entreprendre des mesures de lutte. Il suffit de cinq épis atteints sur une surface cultivée de 150 mètres carrés, c'est-à-dire une atteinte d'environ un pour mille seulement, pour déclasser l'ensemble de la récolte, qui est alors tout juste  bonne dans le meilleur des cas à servir de fourrage pour le bétail. L'odeur pénétrante de poisson pourri émanant des épis malades est due à une substance, la triméthylamine, toxique pour l'homme et les animaux, et rend la totalité de la récolte impropre à la consommation.

Dans un épi malade, la farine est remplacée par les spores du champignon (ses " semences "), qui contamineront les épis sains lors de la moisson. Ainsi on sème la maladie en même temps que le blé! Lorsque les agriculteurs utilisent une partie de leur récolte pour les suivantes semailles, comme c'est le cas pour les petits paysans des pays en voie de développement, de telles infections ne tardent pas à s'étendre.

Fongicides...

Afin de détruire les spores des champignons, les semences sont traitées aux fongicides synthétiques. Les méthodes alternatives de traitement à l'eau bouillante se sont avérées moins efficaces et peu applicables, spécialement dans les régions qui manquent d'eau. Un fongicide à base de farine de moutarde utilisé dans les cultures biologiques a une bonne efficacité ; il présente toutefois les mêmes désavantages que les fongicides synthétiques. Rien qu'en Suisse, environ vingt tonnes de fongicides sont utilisés uniquement pour le traitement des semences (ce qui correspond à peu près à plein un wagon de marchandise). Les effets secondaires des fongicides ne sont pas sans conséquences, car les champignons utiles sont également détruits.

... sélection conventionnelle contre les résistances...

Jusqu'à ce jour, les méthodes de sélection naturelle n'ont pas réussi à introduire des résistances contre ce type de champignons dans nos variétés de blé. Or, on a découvert qu'il existe précisément dans le champignon même un mécanisme de résistance, ainsi que le gène correspondant. En quelque sorte, les champignons qui provoquent le charbon pourraient être détruits par eux-mêmes. Pour pouvoir exploiter ce mécanisme au niveau de la plante en appliquant nos connaissances actuelles, il faut passer par les méthodes de génie génétique.

Comment fonctionne ce mécanisme de résistance? Chaque espèce de charbon peut combattre les autres espèces avec lesquelles il se trouve en compétition au sein de la plante infestée par le moyen d'une substance inhibitrice nommée KP. Le spectre d'action de cette substance est très limité et ne concerne que les espèces de la famille des charbons ; ce fait est très important, car il signifie que d'autres organismes comme les bactéries ou les levures ne sont pas touchés par son activité

...ou génie génétique?

Pendant plusieurs années, le groupe de recherche de Christof Sautter de l'ETH à Zurich a tenté d'introduire des gènes KP dans les variétés de blé suisses, de sorte que celles-ci puissent s'autoprotéger contre les champignons du charbon. Leur travail assidu a porté ses fruits: les variétés de blé sélectionnées disposaient après manipulation génétique d'une augmentation de 30% de leur résistance contre cette maladie. Les essais ont cependant été réalisés dans des conditions de laboratoire; le protocole scientifique exige la vérification de ces résultats en plein champ, des expériences en serre n'étant pas non plus assez proches de la réalité.

Actuellement, des essais dans des conditions proches des naturelles sont en cours de réalisation avec des plantes en pots à la Station Fédérale de Recherche en Agroécologie et Agriculture de Reckenholz (ZH). Cette expérience est réalisée en collaboration avec des experts dans le domaine de la sécurité biologique des insectes et des microorganismes, et est vérifiée par une équipe indépendante. Le blé transgénique pousse dans une halle de végétation; par pluie ou par vent, celle-ci se transforme automatiquement en l'espace de quelques minutes en une serre fermée. Les jeunes plantes grandissent dans des pots isolés et sont protégées des oiseaux comme des rongeurs. Pour assurer la sécurité des cultures environnantes, l'émission de pollen est empêchée par de petites enveloppes entourant les épis.

Mille kilomètres par an

La diffusion des maladies du charbon peut être d'une rapidité alarmante. Ainsi, un champignon parent du charbon (Karnal Bunt), limité jusque dans les années soixante au Nord de l'Inde et au Pakistan, est apparu en 1996 au Wisconsin (USA), et seulement une année plus tard, à plus de mille kilomètres de là, au Saskatchewan (Canada). Cette propagation n'a pu être évitée, malgré les nombreuses mesures de lutte possibles connues aujourd'hui. Les Etats-Unis et le Canada étant d'importants exportateurs de blé, ce phénomène est particulièrement inquiétant.

Intervient ici la problématique de la redistribution de l'excédent de production alimentaire des nations industrialisées vers les pays du Tiers Monde, soumis à des conditions climatiques défavorables et menacés par la famine. En effet la circulation du blé facilite la propagation de maladies transmissibles par les semences. Les quantités importantes de blé transportées ne peuvent être traitées chimiquement, car elles seraient déclarées impropres à la consommation. L'alternative à ces problèmes d'infection liées au transport de blé serait une amélioration des productions locales. Des semences transgéniques résistantes représentent donc un élément important pour résoudre ces deux difficultés - le transport hygiénique des semences et la promotion de l'agriculture locale.

Le chercheur Christof Sautter a pour objectif de vérifier l'amélioration de la résistance du blé transgénique contre les champignons qui provoquent le charbon, dans des conditions les plus proches possibles des conditions naturelles. Ceci requiert évidemment une véritable expérience en plein champ. Parallèlement il poursuit avec ses collaborateurs le développement du procédé. L'intérêt de ce projet est de proposer une véritable alternative aux fongicides. De plus, il permet d'aider les agriculteurs des pays en voie de développement à obtenir de meilleures semences du point de vue du rendement, ceci sans contraintes financières.

L'information du public est une préoccupation importante de Christof Sautter. Pour obtenir de la documentation, s'adresser au groupe de recherche (Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zentrum, LFW E, 8092 Zürich).