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 Alimentation, énergie, santé : les apports de la biotechnologie végétale

4/9/2008


Alimentation, énergie, santé : les apports de la biotechnologie végétale


Richard Hamilton, Richard Flavell et Robert Goldberg


    Le monde devra produire plus d'aliments pour les hommes et les animaux et plus de fibres au cours du demi-siècle à venir que durant toute l'histoire de l'humanité. La génomique et la révolution technologique qui en résulte offrent la possibilité de parvenir à ce but. Les cultures transgéniques résistantes aux herbicides et aux insectes ont l'avantage de réduire les coûts des aliments tant pour les hommes que pour les animaux, ainsi que ceux des fibres, de diminuer la consommation de pesticides, de conserver les sols et de contribuer à la sauvegarde de l'environnement. Et contrairement à ce qu'en disent les critiques, il a été démontré que les cultures biotechnologiques sont largement aussi sûres que les cultures classiques. À l'avenir, les progrès de l'agrobiotechnologie produiront des cultures qui, entre autres caractéristiques souhaitables, tolèreront mieux la sécheresse, la chaleur et le froid, exigeront moins d'engrais et de pesticides, et produiront des vaccins pour prévenir les grandes maladies contagieuses.

    Richard Hamilton et Richard Flavell sont respectivement président-directeur général et directeur scientifique de Ceres, Inc., entreprise privée de biotechnologie. Robert Goldberg est professeur de biologie moléculaire à l'université de Californie de Los Angeles.

 Les végétaux et l'agriculture jouent un rôle important dans le développement et le progrès de la civilisation. Les plantes sont une source durable de nourriture pour les êtres humains et les animaux, de fibres pour la construction et l'habillement, de produits pharmaceutiques et de médicaments, de parfums, de produits chimiques à usage industriel, d'énergie pour la cuisson des aliments et le chauffage et, usage plus récent, de biomasse pour répondre à la demande croissante de carburant pour le transport. Les plantes jouent également un rôle de premier plan dans l'environnement, en prévenant l'érosion des sols, en accroissant la teneur en oxygène de l'atmosphère, en absorbant une partie des émissions de gaz carbonique dues à la combustion des carburants fossiles et en enrichissant le sol par des apports d'azote.

L'agriculture au XXIe siècle

Si la croissance démographique se poursuit conformément aux prévisions, nous devrons produire plus d'aliments et plus de fibres au cours du demi-siècle à venir que durant toute l'histoire de l'humanité. Et nous devrons le faire sur une superficie de terres arables de plus en plus réduite.

Ceci présente plusieurs grands défis agricoles au XXIe siècle :

    * Afin de satisfaire la demande croissante et de préserver les espaces naturels Il faudra accroître les rendements des cultures au-delà des augmentations spectaculaires obtenues au XXe siècle.
    * Il faudra réduire les volumes d'intrants nécessaires à l'exploitation agricole intensive, tels que l'eau et les fertilisants.
    * Il faudra mettre au point des végétaux capables de prospérer dans des conditions difficiles, de manière à pouvoir utiliser des terres de qualité inférieure pour produire des cultures importantes, à prolonger les saisons de croissance et à faire en sorte que les rendements ne soient pas affectés par la sécheresse, la chaleur, le froid et autres conditions difficiles.
    * Il faudra réduire l'effet sur l'environnement des pesticides, des herbicides et des engrais utilisés dans l'agriculture. Ceci exigera, par exemple, la conception de cultures capables de résister aux parasites, d'absorber les nutriments du sol plus efficacement et de mieux utiliser l'eau et la lumière du soleil que les mauvaises herbes.
    * Il faudra optimiser les cultures vivrières en fonction des besoins humains médicaux et nutritionnels de l'homme, pour assurer les apports essentiels de vitamines, d'aminoacides et de protéines et contribuer ainsi à éliminer la malnutrition et la maladie.
    * Il faudra développer de nouvelles cultures énergétiques à haut rendement comme source de biomasse renouvelable pour nous fournir des carburants qui limiteront notre dépendance vis-à-vis du pétrole.
    * Nous devons opérer un « retour vers le futur » et concevoir des cultures spécialisées pouvant être utilisées en tant qu'usines de produits chimiques et de protéines destinées à diverses applications industrielles et médicales, pour produire, par exemple, des précurseurs de plastiques et des vaccins contre les pathogènes humains et animaux.

Ces défis exigent l'application des techniques de sélection et des techniques moléculaires les plus évoluées dont nous disposons actuellement, ainsi que le développement de nouvelles techniques. Toutefois, il n'y a jamais eu d'époque aussi passionnante pour la biologie végétale et l'agriculture, et la révolution technologique de l'ère génomique offre la possibilité de parvenir à ces buts au cours de deux décennies à venir, si ce n'est avant.

Production de nouvelles cultures grâce à la biotechnologie

La plupart des plantes que nous cultivons aujourd'hui ne sont pas issues d'un jardin d'Eden mythique et ne poussent pas « naturellement  ». Au contraire, la plupart des principales cultures ont été créées par nos ancêtres au fil des millénaires à partir de plantes sauvages en sélectionnant les caractéristiques particulièrement désirables pour l'homme. Ces premiers généticiens avaient appris à reconnaître les mutations fortuites survenues dans les populations de plantes sauvages et à exploiter cette variabilité génétique pour créer nos cultures vivrières d'aujourd'hui. Le maïs, par exemple, a été obtenu à partir du téosinte, une graminée sauvage, il y a 10.000 ans, en sélectionnant quelques gènes qui contrôlent la taille de la rafle, la disposition et le nombre des grains, et l'architecture du plant. La quasi-totalité des cultures actuelles, blé, soja, riz, pomme de terre, chou, brocoli et tomates, ont été créés de manière analogue, c'est-à-dire au moyen de techniques de reproduction sélective visant à produire de nouvelles combinaisons de gènes puis par la sélection des traits les plus désirables sur la descendance.

Les innovations les plus significatives qui transforment l'agriculture sont le génie génétique qui permet d'isoler, de manipuler et de réinsérer de nouveaux gènes dans les cultures vivrières ; la capacité de régénérer pratiquement n'importe quelle espèce végétale à partir d'une culture tissulaire pour obtenir une plante fertile ; et l'élaboration de techniques génomiques à haut débit. Ces dernières permettent de dresser la cartographie et de séquencer des génomes végétaux entiers et d'identifier les gènes qui contrôlent tous les processus végétaux, y inclus ceux qui peuvent contribuer à relever les défis agricoles de l'avenir, tels que les gènes qui déterminent la résistance aux maladies, la résistance à la sécheresse et la taille et le nombre des graines.

Au niveau génétique, la sélection de cultures se fonde sur l'introduction fortuite de mutations, appelée variabilité génétique, dans le génome d'une plante. On choisit ensuite, sur une vaste population, un sous-ensemble limité de changements qui se traduisent par une modification positive. Dans la vaste majorité des cas, les changements génétiques ainsi opérés sont inconnus. En revanche, le génie génétique offre une méthode plus précise et, de ce fait, permet de développer de nouveaux traits génétiques désirables en une fraction du temps qu'il faudrait pour le faire au moyen des techniques peu précises de la simple sélection. On peut ainsi introduire, de manière précise et ciblée, des gènes dont les caractéristiques ont été soigneusement étudiées dans des plantes cultivées pour produire des cultures nouvelles, génétiquement améliorées, possédant des caractéristiques impossibles à obtenir par la sélection classique.

Développement et avantages des cultures biotechnologiques

Les premières cultures transgéniques développées au début des années 1980 étaient résistantes aux herbicides et aux insectes. Aujourd'hui, la majorité des cultures biotechnologiques présentent ces deux caractéristiques, la résistance aux herbicides et aux insectes. Au cours des 20 dernières années, on a assisté à un effort mondial visant à isoler les gènes qui produisent toute une série de caractéristiques désirables pour les éleveurs, les agriculteurs, les consommateurs et les industriels. La biotechnologie et le génie génétique sont aujourd'hui des activités majeures dans le secteur public et le secteur privé et commencent à jouer un rôle significatif dans la sélection végétale sur tous les continents. En fait, l'agriculture n'a jamais connu d'époque aussi passionnante : en effet, les puissantes technologies génomiques actuelles permettent d'identifier des gènes qui sont susceptibles de révolutionner la production végétale au cours des cinquante prochaines années.

En 2005, nous fêtons 10 ans de production de cultures transgéniques. Au cours de cette période, les cultures génétiquement améliorées se sont étendues sur une superficie de 400 millions d'hectares. Elles ont été adoptées par les agriculteurs du monde entier plus rapidement que n'importe quelle variété cultivée de toute l'histoire de l'agriculture, plus rapidement même que les maïs hybrides à haut rendement du siècle dernier. Depuis leur introduction en 1996, les cultures transgéniques se sont développées à un rythme de plus de 10 % par an et en 2004, selon un rapport de l'ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications), leur adoption a progressé de 20 %. Les principales cultures portant des gènes nouveaux issus de la biotechnologie sont le soja, le maïs, le coton et le canola ; elles représentent respectivement 56 %, 14 %, 28 % et 19 % des superficies cultivées dans le monde. Dans leur ensemble, elles occupent près de 30 % de la superficie totale consacrée dans le monde à ces cultures. Aux États-Unis, le soja transgénique (résistant aux herbicides), le maïs transgénique (résistant aux herbicides et aux insectes) et le coton transgénique (résistant aux herbicides et aux insectes) représentant respectivement environ 85 %, 75 % et 45 % des superficies totales consacrées dans le pays à ces cultures.

Les États-Unis sont le premier producteur de cultures transgéniques, avec plus de 48 millions d'hectares cultivés, suivis par l'Argentine (16 millions d'hectares), le Canada (6 millions d'hectares), le Brésil (4,8 millions d'hectares) et la Chine (4 millions d'hectares). La valeur de ces cultures est de près de 5 milliards de dollars, soit 15 % de la valeur de la production agricole mondiale et 16 % de la production semencière mondiale. Les cultures transgéniques ont l'avantage de réduire les coûts des aliments (humains et animaux) et des fibres, de diminuer la consommation de pesticides, de conserver les sols et de contribuer à la protection de l'environnement. En outre, selon des données récentes de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, elles ont produit une augmentation appréciable des revenus des agriculteurs pauvres des pays en développement. Ce sont ces agriculteurs, et non les fournisseurs de technologie, qui ont bénéficié de la majorité de la valeur ajoutée des cultures transgéniques.

Préoccupations limitant l'expansion des cultures transgéniques

Si les cultures issues de la biotechnologie et du génie génétique ont été adoptées à une vitesse record et sont les plus testées et les plus étudiées de l'histoire de l'humanité, l'agrobiotechnologie n'est pas exempte de controverses. L'opposition à la biotechnologie et aux organismes génétiquement modifiés est en grande partie concentrée en Europe, où des militants nombreux mais déterminés ont suscité une levée de boucliers au sein de l'opinion publique.

Dans un climat où des alertes alimentaires sans rapport avec la biotechnologie, par exemple la maladie de la vache folle et les dioxines, inquiètent le public européen et sapent sa confiance dans la valeur de la réglementation et de la supervision de la chaîne alimentaire, des associations sont parvenues à inspirer une méfiance considérable à l'égard de la biotechnologie agricole. Cette méfiance n'est pas justifiée : après plus de 10 ans de consommation sans problèmes et la mise en culture de plus de 400 millions d'hectares de terres produisant des variétés génétiquement améliorées, les craintes hypothétiques ne se sont pas matérialisées. Il n'y a pas d'exemples connus d'effets nocifs de ces cultures chez l'homme, et leurs avantages pour l'environnement sont démontrables. En fait, d'importantes études, qui ont été publiées ces cinq dernières années dans des revues fiables et impartiales, indiquent que les cultures transgéniques sont essentiellement équivalentes à leurs homologues non transgéniques, que les rendements ont augmenté, que les applications de pesticides ont diminué, que des surfaces considérables de terres ont été préservées et que les bonnes pratiques de gestion ont permis de prévenir ou de minimiser la résistance de certains insectes aux cultures résistantes aux insectes. Certes aucune technologie n'est totalement exempte de risques, mais il a été démontré que la sécurité des cultures transgéniques était égale ou supérieure à celle des cultures classiques.

Que nous réserve l'avenir ?

Au cours de la prochaine décennie, l'agrobiotechnologie continuera d'enregistrer des progrès et de produire des cultures qui ont une tolérance accrue à la sécheresse, à la chaleur et au froid, qui exigent moins d'engrais et de pesticides, qui produisent des vaccins afin de prévenir les grandes maladies contagieuses, qui possèdent des graines plus grosses, plus nombreuses et un contenu nutritionnel supérieur, et qui sont capables de se régénérer en l'absence de fertilisation, du fait de la vigueur des hybrides. On produira également des cultures vivrières améliorées pour lutter contre la malnutrition dans le monde en développement. À l'heure actuelle, selon un article récent de Jacqueline Paine et d'autres auteurs, des cultivars du « riz doré 2 » en cours d'essais de plein champ n'apportent pas moins de 30 microgrammes de béta-carotène, précurseur de la vitamine A. Une portion de 60 grammes de ce riz devrait apporter au moins 50 % de la dose quotidienne recommandée de vitamine A pour les enfants.

En sus de sa capacité d'accroître la production d'aliments et de fibres, la biotechnologie effectue des contributions substantielles dans le domaine de l'énergie. Les progrès de la biotechnologie ont permis de produire de grandes quantités de cellulases peu coûteuses servant à convertir la cellulose en sucres simples qui peuvent à leur tour, par fermentation, produire du carburant tel que l'éthanol. Des estimations récentes du ministère de l'énergie des États-Unis indiquent que, d'ici à 2020, 30 % au moins des carburants de transport du pays pourraient provenir de la biomasse. L'agrobiotechnologie pourrait encore accroître cette proportion en augmentant le rendement de la biomasse, en améliorant les caractéristiques de traitement de la biomasse utilisée et en réduisant les besoins d'intrants agricoles tels que l'eau, les engrais et les pesticides.

Plusieurs pays clés, notamment les États-Unis et la Chine, sont particulièrement actifs dans le domaine de l'agrobiotechnologie ; ils effectuent les investissements nécessaires dans la recherche et le développement, et se dotent des systèmes de réglementation requis aux fins de l'introduction et de la commercialisation des nouvelles cultures transgéniques.

Si nous voulons créer, au XXIe siècle, une nouvelle forme d'agriculture qui soit à la fois durable, productive et capable d'assurer la sécurité alimentaire et l'autosuffisance énergétique, nous devrons faire usage de toutes les innovations et de tous les instruments scientifiques disponibles, notamment de la biotechnologie et du génie génétique, et poursuivre notre cheminement sur la voie des découvertes ininterrompues sur laquelle sont engagées les sciences agricoles qui font progresser l'humanité depuis des millénaires.

Les opinions exprimées dans le présent article ne reflètent pas nécessairement les vues ni les politiques du gouvernement des États-Unis.

Source : http://usinfo.state.gov

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