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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Des vaccins à ARN pour les plantes ?

21 Mars 2022 Publié dans #Divers

Des vaccins à ARN pour les plantes ?

 

Jenna Gallegos*

 

 

Image : L'ARN délivré dans le système vasculaire des plantes pourrait aider à prévenir la maladie du Citrus greening (verdissement des agrumes), qui détruit les orangeraies.

 

 

La menace de la Covid-19 a stimulé l'innovation à un rythme sans précédent. Les vaccins à ARN de Moderna et Pfizer ont été approuvés en un an environ. L'impact ? Des centaines de milliers de vies sauvées.

 

Des innovations similaires sont apparues dans la recherche agricole, mais beaucoup plus lentement. Au cours des dix dernières années, un groupe de scientifiques spécialisés dans les plantes a travaillé à un objectif similaire : introduire de l'ARN dans les cellules pour modifier temporairement leur activité. Bien que les répercussions sur la santé humaine ne soient pas aussi évidentes, ces technologies pourraient améliorer la nutrition, protéger l'environnement et réduire le coût des aliments.

 

Mais sans une menace telle qu'une pandémie, les applications végétales à base d'ARN arriveront-elles un jour sur le terrain ? Le financement de la recherche sur les plantes est difficile à trouver et les innovations biotechnologiques dans l'agriculture se heurtent à des obstacles réglementaires de taille. Pourtant, une étude récente de l'Université de Kyoto a permis de progresser vers des technologies à base d'ARN prêtes à être utilisées sur le terrain. Les scientifiques de ce secteur espèrent que, comme les vaccins, cette approche suivra une voie accélérée vers l'approbation.

 

 

Pourquoi l'ARN ?

 

Les vaccins à ARN contre la Covid-19 sont essentiellement de l'ARN emballé dans des nanoparticules lipidiques (graisse). Lorsque l'ARN est délivré aux cellules, il est transcrit en une partie de la protéine virale que notre système immunitaire peut reconnaître. Cette reconnaissance déclenche une réponse qui nous protège des infections futures.

 

L'ARN indique aux cellules les protéines à fabriquer. L'ARN peut également indiquer aux cellules d'arrêter la fabrication de certaines protéines dans un processus connu sous le nom d'interférence ARN (ARNi).

 

Bien que les plantes ne disposent pas d'un système immunitaire adaptatif comme les animaux, elles peuvent néanmoins reconnaître, « se souvenir » et répondre aux menaces. En 2019, des chercheurs de l'Institut de Biochimie et de Biotechnologie en Allemagne ont démontré que l'ARN introduit dans des plantes protégeait ces dernières des virus via l'ARNi.

 

Dans une approche connexe, un groupe de scientifiques dirigé par l'USDA a découvert que l'ARN délivré dans la vascularisation (les veines) des plantes pouvait combattre le parasite qui propage la maladie du greening (verdissement) des agrumes. Le greening des agrumes a récemment fait la une des journaux en raison de la hausse des prix du jus d'orange. La Floride devrait produire 1,5 million de caisses d'oranges en moins cette année, les plantations étant décimées par la maladie.

 

Si la plupart des études visant à introduire de l'ARN dans les plantes se sont concentrées sur la défense contre les insectes, les bactéries, les champignons ou les virus, la même approche pourrait s'appliquer à toutes sortes de caractéristiques. Par exemple, la tolérance à la sécheresse est délicate, car les plantes résistantes à la sécheresse ont un rendement inférieur à celui des plantes sensibles à la sécheresse lorsqu'il pleut. Imaginez que l'on utilise de l'ARN pour stimuler les gènes de réponse à la sécheresse uniquement lorsqu'il fait sec.

 

De nombreux caractères que les phytologues ont expérimentés par le biais du génie génétique pourraient être contrôlés par l'ARN/ARNi. Il s'agit notamment des gènes importants pour la détérioration des aliments, la résistance aux herbicides, les composés médicinaux/nutritionnels et la résistance aux parasites/maladies. Mais il y a d'abord quelques défis techniques à relever.

 

 

Le défi de l'acheminement de l'ARN

 

Le fait que les vaccins contre la Covid-19 à base d'ARN fonctionnent est en partie étonnant. L'ARN est incroyablement instable. Il existe une multitude d'enzymes appelées ARNases qui n'attendent que l'ARN pour le détruire.

 

L'une des innovations les plus importantes des vaccins à base d'ARN est leur système d'administration. Les nanoparticules lipidiques, qui ont été développées principalement pour l'administration de médicaments anticancéreux, ont été adaptées à l'ARN.

 

Injecter à des humains des nanoparticules lipidiques contenant de l'ARN est un défi logistique, mais pas impossible, même à l'échelle de la population mondiale. Injecter de l'ARN dans des plantes individuelles serait ridicule, même à l'échelle d'un jardin personnel, sans parler de l'approvisionnement alimentaire mondial.

 

D'où le principal défi technique de l'utilisation de l'ARN en agriculture : comment introduire l'ARN dans les cellules végétales à une échelle pratique et rentable ?

 

Il s'avère que la solution est assez élégante. Dans une étude publiée ce mois-ci, des chercheurs de l'Université de Kyoto ont mis au point un spray topique contenant de l'ARN qui a modifié l'activité génétique des tomates de plus de 80 %.

 

Au lieu de nanoparticules lipidiques, ils ont utilisé des vecteurs composés de peptides, ou petites protéines. C'est important, car le spray doit contenir un tensioactif – comme un savon – pour traverser la surface cireuse des feuilles des plantes. Les tensioactifs détruiraient probablement les nanoparticules lipidiques.

 

Ce n'était pas la première fois qu'une application par pulvérisation était utilisée pour délivrer de l'ARN dans les cellules végétales. Ce qui est important dans ces travaux, c'est qu'ils ont également activé l'ARNi dans les chloroplastes.

 

Les chloroplastes contiennent leur propre génome minuscule. Et le chloroplaste abrite les principales voies de production des isoprénoïdes. Il existe environ 50.000 isoprénoïdes végétaux différents et leur importance va de la médecine (THC et taxol) à l'industrie (caoutchouc et colorants) en passant par les sens (arômes et parfums). La manipulation des isoprénoïdes et d'autres processus métaboliques importants par l'ARNi doit se faire dans le chloroplaste.

 

Qui plus est, on ne savait pas encore si l'ARNi se produisait ou non dans les plastes. Une étude très récente a détecté la présence d'ARNi dans les mitochondries humaines (qui sont également des organites contenant des génomes), mais on ne savait toujours pas ce qu'il en était des plantes.

 

Le potentiel de manipulation des plantes par l'ARN est évident. Et de grands progrès ont été accomplis pour surmonter les difficultés techniques au cours des dix dernières années. Mais lorsque ces innovations seront prêtes pour le terrain, comment seront-elles réglementées ?

 

 

Réglementation des applications ARN

 

En supposant que vous ayez reçu le vaccin contre la Covid-19, je doute que vous vous considériez comme un humain génétiquement modifié. De même, la structure réglementaire actuelle ne considérerait pas une plante ayant reçu de l'ARN par pulvérisation comme un organisme génétiquement modifié (OGM).

 

La réglementation sur ce qui est et n'est pas un OGM est étrangement spécifique. Par exemple, une variété de plante qui a été créée en traitant son géniteur avec des radiations ou des produits chimiques induisant des mutations n'est pas considérée comme génétiquement modifiée [ma note : pas en Europe], même si elle contient de nombreuses mutations connues et inconnues. À l'inverse, si un gène d'une variété de tomate est inséré dans une autre, cette tomate est considérée comme un OGM, même si le changement génétique aurait pu se produire naturellement par amélioration des plantes conventionnelle.

 

Vous vous souvenez des scientifiques qui combattent le greening des agrumes avec l'ARNi ? Il existe déjà des orangers génétiquement modifiés qui résistent au greening, mais l'approbation pourrait prendre encore 10 ans, et le greening fait déjà des ravages depuis presque aussi longtemps.

 

Les chercheurs à l'origine du projet sur le greening des agrumes et d'autres projets d'ARNi espèrent que cette technologie, une fois son mode d'administration mis au point, pourra être utilisée rapidement pour s'adapter aux menaces croissantes, à un rythme similaire à celui de la réaction à la Covid-19. S'ils ont raison, l'ARNi pourrait n'être qu'un début. Il y a des raisons de croire que les systèmes basés sur CRISPR pourraient être délivrés de manière similaire, ouvrant la porte à une multitude d'altérations génétiques temporaires/ciblées.

 

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* Source : RNA vaccines for plants? - Alliance for Science (cornell.edu)

 

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