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Lutter contre le mildiou de la pomme de terre en Afrique subsaharienne
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© Potatushkina
Trois experts universitaires, dont Richard E. Goodman, du programme de recherche et de ressources sur les allergies alimentaires, font la lumière sur la lutte contre le mildiou de la pomme de terre en Afrique subsaharienne, en commençant par une brève présentation de la culture en question.
Les pommes de terre sont cultivées en Amérique du Sud depuis plus de 7.000 ans. Les explorateurs espagnols l'ont introduite en Europe au XVIe siècle, où il lui a fallu près de deux siècles pour devenir un aliment de base largement cultivé. Aujourd'hui, elle occupe la troisième place après le riz et le blé dans l'alimentation. La pomme de terre a été introduite en Afrique au XVIIIe siècle. Aujourd'hui, en Afrique subsaharienne, elle est cultivée sur 1,7 million d'hectares dans 14 pays à des altitudes moyennes à élevées. Elle est cultivée par environ 7 millions d'agriculteurs pour la consommation familiale et les revenus. Elle apporte une plus grande quantité de glucides et de protéines par hectare que les céréales et constitue une bonne source de vitamine C et B12, de potassium et de fibres.
Phytophthora infestans est un Oomycète qui infecte les pommes de terre et les tomates. Elle a provoqué la famine de la pomme de terre irlandaise qui a fait plus d'un million de victimes de 1845 à 1849 et a poussé deux autres millions de personnes à émigrer. L'infection des pommes de terre provoque le flétrissement des feuilles et éventuellement de la plante entière, tandis que les tubercules pourrissent après leur stockage. Le mildiou reste la principale menace pour la production de pommes de terre dans le monde, avec une réduction de la production de 15 à 30 %. En utilisant un coût moyen de fongicides par hectare de 100 $ et un prix moyen de 150 $/tonne de pommes de terre, le coût annuel du mildiou est estimé à 500 à 800 millions de dollars pour les 14 pays producteurs de pommes de terre en Afrique subsaharienne.
La sélection pour la résistance a permis de transférer des gènes R de résistance de parents sauvages de la pomme de terre à des pommes de terre de qualité alimentaire. Cependant, comme la pomme de terre est une tétraploïde et qu'elle est hautement hétérozygote, il est pratiquement impossible de combiner plusieurs gènes R provenant de parents sauvages par sélection traditionnelle tout en conservant toutes les qualités d'une variété élite. Il a fallu 45 ans pour transférer un seul gène R de résistance de Solanum bulbocastanum dans une variété moderne par sélection traditionnelle.
Les techniques de transformation génétique des 30 dernières années offrent un mécanisme de transfert plus direct dans les variétés d'élite existantes dépourvues de résistance au mildiou. La pomme de terre 3R a été développée par le Centre International de la Pomme de terre (CIP) en transférant trois gènes R, choisis pour leur capacité à reconnaître un large spectre de souches de P. infestans, dans les variétés préférées des agriculteurs dépourvues de résistance au mildiou.
Des essais en champ confiné ont été menés par l'Organisation Nationale de Recherche Agricole (NARO) avec la collaboration du CIP en Ouganda depuis 2015, dans le respect total de la réglementation du Comité National de Biosécurité (NBC). Jusqu'à 15 événements transgéniques ont été testés à partir de deux variétés au principal institut de recherche sur la pomme de terre dans le sud-ouest de l'Ouganda. De façon remarquable, toutes les pomme de terre portant des événements transgéniques 3R ont poussé sans être affectées par le mildiou en l'absence de traitements fongicides, alors que les variétés non transgéniques ont été dévastées. Deux événements transgéniques de l'importante variété ougandaise Victoria ont été cultivés sur trois sites et ont permis de contrôler totalement la maladie sur tous les sites. Les événements transgéniques 3R Victoria ont été cultivés avec succès sans fongicides dans plus d'une douzaine d'essais en champ au cours des cinq dernières années.
Les pommes de terre 3R ont été développées et testées sur le terrain au cours de la dernière décennie dans une grande diversité d'environnements aux Pays-Bas, en Belgique, en Irlande, au Royaume-Uni, en Suède, aux États-Unis, en Indonésie et au Bangladesh. Sur tous les sites, les pommes de terre transgéniques ont été cultivées sans fongicides et ont donné de très bons résultats, sans aucun impact négatif sur l'environnement.
La stabilité de la résistance au mildiou devrait être durable car des gènes de résistance supplémentaires sont disponibles (Vleeshouwers et al., 2011). La rotation des variétés transgéniques avec différents ensembles de gènes de résistance assurera une résistance à long terme au mildiou.
L'innocuité de nombreux gènes R a été démontrée par la consommation de variétés naturelles courantes de pommes de terre, mais pas de manière systématique.
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Dévastation par le mildiou – essai en champ confiné à la station de recherche de Kachwekano en 2019 en Ouganda sous infestation naturelle par le mildiou avec des parcelles plantées soit avec 3R Victoria soit avec Victoria.
Ces gènes appartiennent à une grande famille d'au moins 3.000 membres dans chaque variété de pomme de terre pour fournir une résistance et une immunité contre un large éventail de ravageurs et de pathogènes (Jupe et al., 2013). Les trois gènes R de Victoria ont été sélectionnés à partir de fragments d'ADN non modifiés de Solanum bulbocastanum sauvage, et de Solanum venturii ; ce sont les mêmes que ceux que les sélectionneurs pourraient introduire par croisement (Ghislain et al., 2019). Les gènes codant pour les protéines R sont inductibles localement par la présence du pathogène et les protéines R sont exprimées dans les tubercules de pomme de terre à des concentrations inférieures aux niveaux détectables (Habig et al., 2018). Les protéines R ne sont pas des toxines qui tuent directement les agents pathogènes. Elles provoquent une réaction localisée dans la pomme de terre, entraînant la mort des cellules de la pomme de terre, privant ainsi l'agent pathogène de ses nutriments. L'allergénicité et la toxicité potentielles de ces protéines ont été évaluées en comparant leurs séquences d'acides aminés à des allergènes et des toxines connus à l'aide de méthodologies éprouvées et les résultats indiquent qu'il n'est pas nécessaire de procéder à des tests supplémentaires (Goodman et al., 2008).
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Gain de rendement de 3R Victoria – récolte de la pomme de terre transgénique 3R Victoria (à gauche) et de la pomme de terre conventionnelle Victoria (à droite) cultivées sans fongicides à la station de recherche de Kachwekano en 2019 en Ouganda.
Le gène marqueur sélectionnable nptII a été introduit avec la pile de gènes 3R et, comme dans d'autres plantes transgéniques mises en circulation, la concentration de la protéine NPTII est très faible. Elle a également un historique d'utilisation sûre avec 122 variétés transgéniques approuvées pour la culture, et l'alimentation humaine ou animale (EFSA 2009 ; Nicolai et al. 2014 ; http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp, consulté le 7 juillet 2019). Des échantillons de tubercules de la pomme de terre transgénique et de la variété non transgénique (lignée parentale) ont été analysés pour les cinq composants essentiels recommandés par l'OCDE. Les teneurs en eau, en sucres (notamment en sucres réducteurs), en vitamine C, en cendres, en protéines et en glyco-alcaloïdes étaient pour la plupart identiques et toutes les valeurs se situaient dans la fourchette rapportée dans la littérature pour les tubercules de pomme de terre (OCDE 2015 ; AFSI 2019).
Il n'y a pas d'hypothèse de risque plausible pour les dommages environnementaux de l'événement 3R Victoria. Des études de terrain portant sur d'autres pommes de terre transgéniques exprimant des protéines R n'ont pas montré de différences dans l'abondance des arthropodes par rapport aux lignées de pommes de terre conventionnelles dans deux endroits sur deux saisons (van der Voet et al., 2019).
Des études de terrain similaires menées avec la pomme de terre 3R Victoria menées par la NARO et le CIP au cours des cinq dernières années en Ouganda ont confirmé l'absence d'impacts sur les organismes non ciblés (ONC). Nous avons couramment observé des organismes épigées tels que des arthropodes, sans réduction évidente de leur abondance. Il n'y avait pas de différences statistiquement significatives entre les parcelles avec la 3R Victoria et celles avec laVictoria pour les aleurodes, les mouches mineuses, les coléoptères, les pucerons, les fourmis rouges et les araignées qui étaient les seuls ONC observés dans les champs. Bien qu'encore limitées, nos observations confirment que la 3R Victoria ne présente pas de danger pour l'environnement.
Les agriculteurs utilisent actuellement des fongicides pour lutter contre le mildiou, et des variétés de pommes de terre partiellement résistantes, avec un succès limité. Les fongicides, y compris les fongicides à base de cuivre certifiés biologiques, ont des effets négatifs sur l'environnement, en particulier sur les écosystèmes du sol. La pomme de terre 3R Victoria offre l'avantage de ne pas perturber l'environnement tout en réduisant les coûts en énergie et ressources nécessaires à la lutte contre le mildiou.
En Afrique subsaharienne, le coût de la maladie est élevé, car les exploitations ne couvrent généralement qu'un quart d'hectare et les pertes de 30 à 60 % sont fréquentes. En Ouganda, nous avons estimé que les avantages de l'adoption de la pomme de terre 3R Victoria par les petits exploitants agricoles augmenteraient leurs bénéfices d'au moins 40 %. De plus, la pomme de terre 3R est bénéfique en termes de réduction de l'utilisation de fongicides et des émissions de carbone (Haverkort et al., 2008 ; Kessel et al., 2018).
La pomme de terre 3R Victoria représente donc une énorme plus-value pour la durabilité de la production de pommes de terre, la sécurité alimentaire, la génération de revenus et la protection de l'environnement. L'adoption à grande échelle des variétés de pommes de terre 3R apportera une contribution à la fois en Afrique et aux États-Unis en termes d'objectifs de développement durable et de changement climatique. Retarder son adoption par les producteurs de pommes de terre entraînera l'utilisation continue de pesticides et des pertes de production affectant les agriculteurs et les consommateurs les plus vulnérables.
La pomme de terre 3R Victoria fait actuellement l'objet de tests sur le terrain en vue de l'obtention des autorisations réglementaires en Afrique subsaharienne. Une fois approuvée, des pratiques de bonne gestion seront nécessaires pour garantir la disponibilité de plants de qualité pour les agriculteurs. La pomme de terre 3R ayant été entièrement produite par des organismes de recherche publics, il n'est pas nécessaire de payer des droits technologiques. Il sera toutefois nécessaire de continuer à développer et à maintenir des variétés de pommes de terre de haute qualité pour conserver la résistance aux nouvelles souches de Phytophthora infestans. Si nous y parvenons, nous finirons par vaincre le mildiou et ses conséquences dramatiques sur l'économie fragile des petits exploitants agricoles en Afrique subsaharienne.
Marc Ghislain1 (M.Ghislain@cgiar.org )
Rick Goodman2 (rgoodman2@unl.edu)
Alex Barekye3 (alexbarekye@yahoo.com)
1 International Potato Centre, P.O. Box 25171, Nairobi 00603, Kenya
2 Food Allergy Research and Resource Program, University of Nebraska, Lincoln, NE U.S.
3 Kachwekano Zonal Agricultural Research and Development Institute, P. O. Box 421, Kabale, Uganda
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Vleeshouwers, V.G., Finkers, R., Budding, D., Visser, M., Jacobs, M.M., van Berloo, R., Pel, M., Champouret, N., Bakker, E., Krenek, P. and Rietman, H., 2011. SolRgene: an online database to explore disease resistance genes in tuber-bearing Solanum species. BMC plant biology, 11(1), p.116.
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* Source : Defeating late blight disease of potato in sub-Saharan Africa (openaccessgovernment.org)
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