Overblog
Editer l'article Suivre ce blog Administration + Créer mon blog
Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Les progrès de la génomique des plantes forgent l'avenir de l'alimentation et du climat

19 Mars 2021 , Rédigé par Seppi Publié dans #OGM, #CRISPR

Les progrès de la génomique des plantes forgent l'avenir de l'alimentation et du climat

 

Carol-Lynn Curchoe, AGDAILY*

 

 

Image : Okanagan Specialty Fruits

 

 

Les agriculteurs ont bricolé les génomes des cultures pendant des milliers d'années, améliorant lentement les caractéristiques des cultures et conservant méticuleusement les semences pour replanter la saison suivante.

 

Dans les années 1950, les gouvernements du monde entier ont tenté de trouver des utilisations imporftantes et pacifiques pour leurs programmes d'énergie atomique après la Seconde Guerre mondiale, et d'introduire l'énergie atomique et l'expérimentation dans la vie des citoyens ordinaires. Ils ont matraqué les génomes de plantes comme le maïs, le pamplemoussier et la menthe poivrée avec des rayons gamma, et certaines variétés intéressantes et utiles ont été produites à partir de graines ou de pousses mutées. Les scientifiques ont aussi baigné les graines dans des produits chimiques agressifs et ont utilisé d'autres méthodes physiques (faisceaux d'ions, rayons X) pour provoquer des mutations. Ensuite, l'ère de l'édition de l'ADN génomique nous a apporté la modification génétique permettant d'ajouter aux génomes des plantes cultivées de nouveaux gènes d'autres espèces, comme des fleurs, des bactéries ou des poissons. Aujourd'hui, les technologies de l'ARN, de CRISPR et l'intelligence artificielle sont utilisées.

 

Avec le développement du vaccin à ARNm contre la Covid-19 de Pfizer, la technologie de l'ARN a dominé le panorama de l'information. L'ARN est le cousin moins connu de l'ADN. L'ADN est une molécule à double brin qui réside dans le noyau de chaque cellule, tandis que l'ARN est une molécule « messagère » à simple brin. L'ADN peut être considéré comme un livre original à couverture rigide, protégé par le noyau, alors que l'ARN est comme une photocopie. De nombreux messages peuvent être fabriqués à peu de frais, envoyés sans protection dans le cytoplasme de la cellule, et éliminés après la livraison du message. Comme ces messages sont nus, ils sont vulnérables et peuvent faire l'objet d'une interférence pour réduire l'expression ou l'action de certains gènes. L'interférence ARN (ARNi) est un mécanisme naturel de silençage des gènes qui est déclenché par la présence d'ARN double brin (ARNdb) (irrégulier).

 

Les technologies d'édition génétique n'introduisent pas d'ADN étranger dans un organisme, mais elles modifient plutôt l'expression des gènes, en éteignant les gènes nuisibles ou en activant les gènes utiles (ou en augmentant leur activité).

 

La pomme Arctic Apple est un exemple d'OGM approuvé qui a été modifié avec de l'ARNi pour réduire l'enzyme polyphénol oxydase (PPO) responsables du brunissement de la chair des pommes après une meurtrissure. Parmi les variétés qui ont été approuvée par les États-Unis, citons Arctic Golden (appelée GD743) et Arctic Granny (GS784) en 2015, et Arctic Fuji (NF872) en 2016. La pomme de terre génétiquement modifiée Innate, développée par J. R. Simplot Company, a été approuvée par le Département Américain de l'Agriculture en 2014 et par la Food and Drug Administration en 2015. Elle est également conçue avec la technologie ARNi pour résister aux taches noires des meurtrissures et au brunissement et pour contenir moins de l'acide aminé asparagine qui se transforme en acrylamide cancérigène pendant la friture.

 

Simplot n'a pas été la première entreprise à découvrir le pouvoir de l'ARN. Il y a dix ans, Monsanto a découvert que l'ARN pouvait modifier directement l'expression des gènes des plantes.

 

Monsanto (aujourd'hui Bayer) et d'autres entreprises semencières ont commencé à utiliser l'extraordinaire pouvoir de l'ARN interférent (ARNi) en pulvérisation, pour éteindre les gènes d'un insecte destructeur, le tuant efficacement en bloquant les gènes dont il a besoin pour survivre. La pulvérisation d'ARNi peut modifier directement l'expression des gènes des plantes, en entrant dans les cellules de la plante par les feuilles.

 

Monsanto a également racheté une société appelée Beeologics, qui avait trouvé un moyen d'introduire de l'ARN dans l'eau sucrée dont on nourrit les abeilles afin de tuer un acarien parasite qui infeste les ruches. Cette société a également trouvé un moyen beaucoup moins cher de produire de l'ARN, dont la production a toujours été très coûteuse.

 

Une fois que l'ARNdb est ingéré par les insectes, on pense qu'il est absorbé par les cellules de l'intestin moyen et transformé par la machine ARNi native. La voie de l'ARNi est initiée par le clivage de l'ARN double brin en courts brins d'ARN qui peuvent agir comme molécules interférentes, par une enzyme appelée à juste titre Dicer. Cette interférence ou suppression peut entraîner la létalité si l'ARNm cible code une protéine pour une fonction essentielle chez l'insecte.

 

Monsanto a payé 30 millions de dollars pour avoir accès au savoir-faire (et aux brevets) en matière d'ARN interférent détenu par les sociétés de biotechnologie Alnylam et Tekmira. En outre, elle est le bailleur de fonds d'une société de 15 personnes appelée Preceres, où des mélangeurs robotisés mélangent l'ARN avec des revêtements de nanoparticules spécialisées pour fournir cette technologie miraculeuse.

 

L'Agence Américaine de Protection de l'Environnement a enregistré les produits à base d'ARNi contenant ce nouveau et innovant agent protecteur incorporé aux plantes (PIP) appelé SMARTSTAX PRO, qui aidera les agriculteurs américains à lutter contre la chrysomèle des racines du maïs. Le premier produit est l'ARN ds DvSnf7 dans SmartStax Pro, une lignée de semences de maïs génétiquement modifiées fabriquée en collaboration entre Monsanto et Dow.

 

L'ARNdb DvSnf7 est si spécifique qu'il n'affecte que la chrysomèle des racines du maïs. La nouveauté de cette technologie est que l'ARNdb DvSnf7 réduit au silence un gène dans un autre organisme vivant. Plutôt que de modifier la plante elle-même, il modifie son environnement !

 

Des cultures qui expriment des molécules d'ARN double brin (ARNdb) sont en cours de développement. Elles tirent parti de la machinerie ARNi endogène des insectes cibles et peuvent produire des oligonucléotides insecticides hautement spécifiques (siARN) pour la lutte contre les parasites agricoles. L'ARNdb DvSnf7 exprimé dans le maïs GM confère une protection contre la chrysomèle occidentale des racines du maïs, une menace connue sous le nom de « billion dollar pest » (ravageur à un milliard de dollars) en raison des dégâts qu'elle peut causer.

 

Les techniques d'édition de gènes telles que les systèmes de nucléase à doigt de zinc (ZFN) et de nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN), et CRISPR ont tous échappé à la réglementation de l'USDA, car le Service d'Inspection de la Santé Animale et Végétale (APHIS) a déclaré que les organismes – principalement des plantes – ne sont pas des éléments que l'agence doit réglementer. Yinong Yang, phytopathologiste à Penn State, a conçu le champignon de Paris (Agaricus bisporus) résistant au brunissement grâce à la technologie CRISPR.

 

Ces dernières années, on prenait l'ADN et l'ARN pour de simples séquences « numériques » pouvant être cartographiées par calcul, mais aujourd'hui, des algorithmes d'intelligence artificielle sont mis au point pour accélérer les améliorations. Benson Hill Biosystems a annoncé un nouvel outil CRISPR 3.0 pour des applications agricoles, notamment l'augmentation de la densité nutritionnelle des cultures et l'amélioration du rendement contre les facteurs de stress tels que la sécheresse, entre autres. Ils prévoient de fournir leurs outils d'IA à d'autres entreprises dans le cadre d'un accord de partenariat qui permettrait aux entreprises de toute taille d'accéder aux outils les plus avancés en matière d'innovation dans le domaine des semences sans coûts d'infrastructure importants. En mars 2020, ils ont commercialisé le premier soja à ultra-haute teneur en protéines, susceptible de remplacer le concentré de protéines de soja, réduisant ainsi les étapes de transformation coûteuses et gourmandes en eau nécessaires pour améliorer la durabilité des ingrédients alimentaires et des aliments pour animaux. Le soja à haut rendement et à haute teneur en protéines a été développé par la sélection traditionnelle mais a utilisé les algorithmes de phénotypage, de sélection prédictive et de modélisation environnementale brevetés de Benson Hill pour accélérer le développement.

 

Parmi les autres innovateurs en génomique végétale qui tirent parti de l'intelligence artificielle ou de la bio-informatique avancée, citons Caribou Biosciences, Indigo, Cibus, Zymergen, Phytelligence, Roslin et Native Traits.

 

Ces nouvelles technologies nous aident à développer de nouvelles plantes et de nouveaux caractères pour répondre aux demandes d'une population toujours croissante et au défi du changement climatique, et il y a des points positifs en ce qui concerne l'évolution du paysage réglementaire avec des directives mises à jour pour des approbations plus rapides.

 

______________

 

Le Dr Carol Lynn Curchoe est la fondatrice d'ART Compass et l'auteur de The Thin Pink Line, Regulating Reproduction. Vous pouvez la retrouver sur Facebook, Twitter, Instagram et LinkedIn.

 

Source : Plant-genomic advances guide future of food and climate | AGDAILY

 

Partager cet article
Repost0
Pour être informé des derniers articles, inscrivez vous :
Commenter cet article