L'édition de gènes : un outil puissant pour gérer le changement climatique

13 Octobre 2021 Publié dans #NTG, #CRISPR

L'édition de gènes : un outil puissant pour gérer le changement climatique

Nicholas Karavolias*

Image : Shutterstock/kpboonjit

Dans mon enfance, ma famille passait les week-ends d'été sur les plages de l'État de New York. Dans une voiture remplie d'enfants et de matériel, quelqu'un faisait souvent remarquer qu'il faisait une chaleur étouffante. Ne manquant jamais l'occasion, je criais avec peu de retenue « LE RÉCHAUFFEMENT DE LA PLANÈTE, LE RÉCHAUFFEMENT DE LA PLANÈTE, LE RÉCHAUFFEMENT DE LA PLANÈTE ! », jusqu'au moment où, à tour de rôle, un de mes frères ou une de mes sœurs « s'occupait » de moi. J'ai appris ce qu'était le changement climatique en troisième année d'école et je n'ai jamais pu m'empêcher de pousser le cri des sirènes pour ce que je considérais comme une cause importante, mais trop souvent oubliée. Depuis lors, le changement climatique est devenu un terme familier, car ses effets dévastateurs sont de plus en plus visibles et les défenseurs de la thèse du réchauffement (y compris les enfants de huit ans qui crient) sensibilisent le public.

Ma fascination pour le sujet s'est poursuivie à l'âge adulte. En tant que biologiste végétal, j'ai toujours été inspiré par le travail de mes pairs chercheurs qui élaborent des solutions innovantes pour faire face aux graves conséquences du changement climatique sur les environnements naturels et agricoles. J'ai été particulièrement galvanisé par les bouleversements que le nouvel outil d'édition CRISPR/Cas a apportés dans des domaines allant de la médecine humaine à l'agriculture.

Ce graphique illustre quelques-unes des applications de l'édition génétique en agriculture. Source : Application of Gene Editing for Climate Change in Agriculture.

Récemment, j'ai rejoint une équipe de chercheurs dispersés – Sarah Evanega, Modesta Abugu et Wilson Horner – pour tenter de comprendre l'impact de l'édition de gènes sur le changement climatique en agriculture. En examinant de manière large et approfondie la littérature sur les applications de l'édition de gènes dans les cultures et le bétail, nous avons découvert un bel éventail d'éditions de gènes réussies. Notre examen de la littérature dans ce domaine, publié dans Frontiers in Sustainable Food Systems, a révélé quatre points essentiels :

1) La plupart des améliorations apportées à l'agriculture grâce à l'édition de gènes ont convergé vers quatre caractéristiques principales : une meilleure tolérance au stress abiotique, une meilleure tolérance aux maladies, une meilleure qualité nutritionnelle et de meilleurs rendements. Toutes ces caractéristiques sont primordiales à mesure que le changement climatique s'aggrave. Les interventions les moins nombreuses ont été développées pour le stress abiotique, c'est-à-dire les facteurs non vivants qui affectent négativement les performances des cultures et du bétail. Les températures élevées, la salinité et la sécheresse sont des exemples de ces stress. On prévoit que les stress abiotiques seront parmi les plus délétères pour la productivité agricole dans le contexte du changement climatique.

2) L'édition de gènes a été appliquée à un large éventail de cultures et d'animaux d'élevage, avec beaucoup moins d'applications axées sur le bétail. L'introduction des systèmes CRISPR/Cas a facilité la récente augmentation du nombre d'innovations en matière d'édition de gènes. Les limites de l'introduction des outils d'édition dans les cellules et de la régénération ultérieure des organismes à partir de ces cellules modifiées continuent d'être un frein à l'utilisation de cette technologie pour le changement climatique en agriculture.

3) Le continent africain est particulièrement bien placé pour bénéficier des progrès de la technologie d'édition des gènes. Largement négligée par la Révolution Verte qui a fourni des variétés de plantes céréalières à plus haut rendement en Asie et en Amérique centrale et du Sud, cette technologie peut fournir des variétés améliorées de nombreuses cultures et des traits pertinents pour les besoins des diverses populations et régions du continent africain.

4) En ciblant des ensembles créatifs de gènes à l'aide d'une série d'approches, les chercheurs ont pu générer un vaste éventail de variétés de plantes et de bétail incroyablement améliorées.

Bien que toutes les innovations décrites dans notre revue soient de puissants exemples de cette technologie transformatrice, j'aimerais mettre en avant l'une de mes préférées parmi plus de 120 exemples représentatifs.

Agustin Zsögön et ses collègues ont pu identifier et modifier six gènes associés à des caractéristiques clés de la domestication, domestiquer une tomate sauvage et multiplier par trois la taille des fruits et par dix leur nombre, tout en améliorant la qualité nutritionnelle, la tolérance au stress abiotique et la tolérance aux maladies. Cette recherche a non seulement eu une incidence sur de nombreuses caractéristiques liées au changement climatique, mais elle a également créé une base pour l'ingénierie future des espèces sauvages apparentées aux plantes cultivées. Les plantes sauvages apparentées aux plantes cultivées sont souvent plus résistantes aux maladies et aux climats défavorables et plus nutritives, mais elles ont de faibles rendements.

Les possibilités passionnantes qui existent pour l'avenir de l'agriculture grâce à l'édition de gènes sont indéniables. Face aux sombres résultats du changement climatique, l'édition de gènes est une voie importante pour l'adaptation des cultures et du bétail. Bien sûr, les avantages des applications de l'édition de gènes ne se concrétiseront que lorsque les agriculteurs et les éleveurs auront enfin accès aux fruits de ces technologies transformatrices. Les limites technologiques mises à part, les obstacles sociopolitiques à l'accès doivent être surmontés avant l'adoption à grande échelle des produits génétiquement édités.

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* Nicholas Karavolias est doctorant dans le laboratoire Staskawicz de l'Université de Californie, Berkeley, un bénéficiaire du programme de bourses de recherche pour diplômés de la National Science Foundation et un boursier FFAR.

Source : Gene editing: Powerful tool for managing climate change - Alliance for Science (cornell.edu)

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