Les vols de pollen du maïs, du blé et du seigle

Une contribution à la question des distances d'isolation nécessaires pour la culture de plantes transgéniques
par B. Feil et J.E. Schmid

Editorial
R. Bilang

Faire vivre en bon voisinage différents systèmes de culture : est-ce possible, dans le territoire restreint de la Suisse ? Comment garantir le respect du droit des uns à renoncer au génie génétique, et la liberté des autres d'y recourir? Peut-on empêcher que les gènes introduits artificiellement ne s'éparpillent dans la nature par le biais du pollen ?

La réponse à ces questions nécessite quelques connaissances de base des sciences naturelles, en tenant compte des conditions imposées par l'économie et la politique.

Pour quelques cultures comme les pommes de terre ou les betteraves à sucre, la question de la dissémination par le pollen est de peu d'importance : le produit de la récolte se compose d'organes végétatifs (tubercules ou racines), la production de semences de pommes de terre s'effectue par multiplication végétative, et la sélection des semences de betteraves à sucre n'est pas réalisée dans notre pays. Par contre, le problème des vols de pollen requiert une attention particulière dans le cas du colza, du fait qu'il peut y avoir des croisements avec des espèces sauvages parentes. Cette question a déjà fait l'objet d'études approfondies ces dernières années dans le cadre de la recherche sur les écosystèmes agricoles.

L'étude qui suit traite des vols de pollen du maïs, du blé et du seigle ; des variétés transgéniques de ces trois espèces de céréales sont déjà aujourd'hui présentes sur notre marché, ou le seront d'ici peu. Traditionnellement, c'est par la méthode des distances d'isolation que l'on garantit la pureté des variétés. Avec cette précieuse base de connaissances et d'expérience, il devrait être possible d'élaborer la réglementation nécessaire pour gérer la cohabitation future de différents systèmes de production.

En éditant cette étude, l'association suisse des producteurs de semences, Semences Z Suisse et InterNutrition désirent apporter une contribution constructive aux discussions spécialisées. Sont concernés tous ceux qui sont intéressés par la question de l'utilisation judicieuse du génie génétique dans l'agriculture. De concert avec les auteurs, nous espérons ainsi pouvoir offrir un survol utile du problème pour les chercheurs et les praticiens dans les domaines de l'agriculture, de la branche des semences et auprès des autorités.

Résumé

Buts de l'étude
L'étude se propose de recenser de la manière la plus complète possible la littérature existant sur la dissémination du pollen chez le maïs, le blé et le seigle, d'en effectuer une discussion critique et de proposer des distances d'isolation appropriées pour la culture de variétés transgéniques des espèces en question.

Sources de la littérature
Les sélectionneurs se sont toujours intéressés à collecter des informations utilisables sur les distances d'isolation appropriées pour la culture et la production de semences pures; cet intérêt a donné lieu à beaucoup de travaux expérimentaux sur les vols de pollen du maïs, du blé et du seigle, études qui datent d'un certain temps déjà. Les travaux et essais plus tardifs se sont penchés sur le rayon d'action du pollen, question qui a son importance dans le cadre de la multiplication des accessions de banques de gènes, de la production de semences hybrides et de la culture de seigle diploïde et tétraploïde sur des champs contigus.

Rapport entre la dissémination du pollen et la dissémination des gènes
Les espèces comptant sur le vent pour leur fécondation produisent en règle générale de grandes quantités de pollen, lequel se dépose en majeure partie à proximité immédiate de sa source; on peut tout de même en observer une grande quantité à une distance respectable de son point d'émission, ce qui ne veut pas dire qu'il en résulte forcément une fécondation fructueuse de plantes de la même espèce ou de parentes sauvages.
Certaines espèces comme le blé ont une préférence pour l'autofécondation, d'autres comme le maïs ou le seigle appliquent la fécondation croisée. L'autofécondation constitue une protection très efficace contre les gènes étrangers, ce qui réduit donc sensiblement la possibilité d'une transmission de gènes transgéniques au moyen du pollen.
La durée de vie du pollen est limitée à quelques heures. Le fait d'avoir observé des nuages de pollen loin de leur lieu de provenance ne prouve donc pas qu'une contamination génétique se produise sur de longues distances.
Même lorsqu'on trouve de grandes quantités de pollen étranger transgénique sur une parcelle, le taux de fécondation croisée peut rester très faible; il faut encore tenir compte du fait que la dissémination du pollen par le vent se fait de manière aléatoire; par conséquent la majeure partie du pollen étranger n'atteindra jamais une fleur femelle. Même lorsque des grains de pollen transgénique intacts entrent en contact avec une fleur femelle, cela ne donne pas toujours lieu à une fécondation fructueuse. On peut expliquer ce phénomène par la concurrence des pollens: en règle générale, le peuplement non transgénique produit également de grandes quantités de pollen, lequel féconde très rapidement les fleurs femelles, empêchant ainsi la fécondation par le pollen transgénique étranger. En d'autres termes, ce n'est pas tant la quantité de pollen étranger que la relation entre le pollen étranger et le pollen propre à la parcelle qui est déterminante pour l'étendue de la contamination génétique.

Les raisons possibles des divergences constatées entre les résultats des différents essais
Selon l'installation expérimentale, et suivant les conditions météorologiques, les expériences étudiant le rayon d'action du pollen conduisent à des résultats très divers. Ainsi, la distance parcourue par le pollen avec vent favorable est nettement plus grande que par vent contraire; les jours de forts courants ascendants, le pollen s'éparpille de manière particulièrement efficace; en revanche, la vitesse du vent joue un rôle plutôt mineur, et il faut s'attendre à une dissémination pollinique réduite par temps humide ou pluvieux. Lorsque l'émission de pollen par les parcelles donneuses et la floraison femelle des parcelles réceptrices sont simultanés, l'étendue de la fécondation croisée au sein de la parcelle réceptrice dépend du rapport entre la quantité de pollen originaire de la parcelle donneuse et celle de pollen originaire de la parcelle réceptrice. Cette relation est influencée par la superficie et le niveau de vigueur des parcelles donneuse et réceptrice. Lorsque le peuplement récepteur possède une forte proportion de plantes aux fleurs mâles stériles, la concurrence pollinique est particulièrement faible, et par conséquence le taux de fécondation croisée élevé. Comme les résultats des études des vols polliniques sont influencés dans une certaine mesure par les installations expérimentales, les conditions dans lesquelles ces essais se déroulent doivent être connues de la manière la plus précise possible pour l'exploitation des données. Lors de la détermination de distances minimales pour les cultures transgéniques, il faut être attentif au fait que ces distances doivent être efficaces aussi dans des conditions peu favorables.

Les propriétés des pollens de maïs, de blé et de seigle.
Le maïs, le blé et le seigle libèrent de grandes quantités de pollen: 150 millions de grains par m²de culture pour le maïs et le blé, et même près de dix fois ce montant pour le seigle. Toutes ces espèces sont anémophiles, c'est-à-direqu'elles comptentsur le vent pour diffuser le pollen. Les grains de pollen se répartissent autour de la plante source selon une distributionleptokurtique: la majorité se dépose à proximité immédiate de sa source, puis le nombre des grains déposés diminue rapidement avec l'allongement de la distance parcourue; mais ensuite la diminution des quantités de pollen ralentit fortement, ce qui fait qu'on peut encore retrouver quelques grains de pollen à de grandes distances de la source.
La dissémination du pollen est déterminée d'une part par les conditions météorologiques, et d'autre part par les propriétés du pollen lui-même, qui sont fixées génétiquement. La capacité de planer du pollen dépend de sa masse, de son volume et de sa texture superficielle. Le diamètre du pollen et sa capacité de planer sont inversément proportionnelles. Le pollen de maïs a un diamètre de 100 µm, alors que ceux de blé et de seigle ont tous deux un diamètre de 60 µm. Le diamètre semble augmenter avec le degré de ploïdie. Bien que de même dimension, le pollen de blé est moins bien adapté au vol que celui de seigle.
Les données concernantla durée de vie des grains de pollen varient considérablement: selon les auteurs, le pollen de maïs peut garder sa capacité de fécondation de 20 minutes à 60 heures, celui de blé de 5 minutes à 3 heures, et celui de seigle peut rester efficace jusqu'à 72 heures dans des conditions optimales. Mais même si les publications divergent fortement , elles sont unanimes à déclarer que le pollen de seigle a une durée d'action beaucoup plus longue que celui de blé.

Le rayon d'action du maïs
>Le travail le plus probant sur ce sujet date de 1950 et a été réalisé aux Etats-Unis. Les parcelles réceptrices étaient situées sous le vent par rapport à la source de pollen. L'étendue de la fécondation croisée était rendue visible par l'apparition de grains jaunes. On peut déduire des résultats de cet essai mené sur trois ans que 300 mètres de distance d'isolation entre les parcelles de maïs transgéniques et celles de culture conventionnelle devraient suffire à garder le taux de contamination de la parcelle conventionnelle par la transgénique en-dessous de 0,5%. Les autres résultats d'expériences menées depuis lors appuient cette conclusion.

Le rayon d'action du blé
Jusqu'à présent, la question du transport de pollen de blé sur de longues distances n'a pas fait l'objet d'études. Les grains de pollen de blé sont beaucoup plus petits que ceux du maïs, et se prêtent moins au transport aérien que ceux du seigle, alors que ces derniers sont de même taille. A partir de ces deux constatations, on peut supposer que le rayon d'action du pollen de blé, bien que réduit, est néanmoins important. Des observations isolées confirment cette hypothèse. Malgré tout, les résultats de croisement par du pollen étranger devraient être très rares, car le blé marque une préférence relativement forte pour l'autofécondation. Il existe différentes indications qu'avec des distances d'isolation de 25 à 50 mètres, moins de 0,5% des grains de blé portent le gène transgénique. Vraisemblablement, des distances encore plus faibles suffiraient.

Le rayon d'action du seigle
La dissémination du pollen de seigle a fait l'objet de nombreuses études aux résultats concluants. En particulier, les résultats obtenus par des travaux réalisés au Danemark laissent supposer que même avec des intervalles de 750 à 1000 mètres entre les parcelles transgéniques et les conventionnelles, il faut compter sur un taux de fécondation croisée de plus de 0,5%, lorsque la source de pollen transgénique se trouve du côté du vent par rapport à la parcelle conventionnelle.