Comment la technologie d'édition de gènes CRISPR pourrait changer notre façon de manger

Comment la technologie d'édition de gènes CRISPR pourrait changer notre façon de manger

Catherine Cheney, dans Alliance pour la Science*

Une technologie précise d'édition des gènes peut rendre les cultures plus résistantes au changement climatique et leurs produits plus savoureux er plus nutritifs. Mais peut-elle éviter la « malédiction des OGM » ?

Les cultures génétiquement modifiées et issues du génie génétique pourraient-elles être la clé pour nourrir une population mondiale croissante face au changement climatique ?

Les modifications de l'ADN des plantes peuvent améliorer le contenu nutritionnel des aliments, aider les cultures à résister à des conditions climatiques extrêmes et permettre aux agriculteurs de produire plus de nourriture sur moins de terres.

Mais malgré le consensus scientifique sur la sécurité des organismes génétiquement modifiés (OGM), ceux-ci se sont heurtés à d'importants obstacles réglementaires et à la résistance de l'opinion publique au cours des deux dernières décennies.

Aux Philippines, par exemple, la culture du riz doré fait l'objet d'une bataille juridique permanente. Ce riz doit son nom à la couleur jaune qu'il prend en raison de l'ajout d'un précurseur de la vitamine A, qui prévient la cécité infantile. C'est un exemple de la manière dont la peur et l'incertitude ont empêché les OGM d'être largement utilisés.

Toutefois, alors que les OGM impliquent l'insertion d'ADN étranger provenant d'autres organismes, des techniques d'édition de gènes plus récentes et plus ciblées, telles que CRISPR, pourraient être plus acceptables pour les consommateurs. CRISPR apporte des modifications précises aux gènes sans introduire de caractères provenant d'une autre espèce.

Partout dans le monde, des efforts sont en cours pour utiliser CRISPR afin de modifier les aliments – pour les rendre plus savoureux, plus nutritifs ou plus faciles à manger – ou même pour rendre les cultures plus résistantes au changement climatique. Si ces aliments génétiquement modifiés peuvent éviter la « malédiction des OGM », ils pourraient ouvrir de nouvelles perspectives aux pays à faible et moyen revenu pour lutter contre la faim, la pauvreté et les inégalités, et même pour réduire les émissions de carbone.

« Les nouvelles technologies suscitent de nouvelles craintes, et c'est normal », a déclaré M. Paul Chavarriaga, qui dirige la plate-forme d'édition génétique de l'alliance Biodiversity International & CIAT.

Mais avec CRISPR, les scientifiques n'inventent rien que la nature n'ait déjà inventé, a-t-il expliqué. Ils prennent des caractères déjà présents dans les plantes et les activent ou les désactivent tout en conservant tous les autres caractères souhaités.

« En fait, nous faisons, répétons ou copions ce que la nature a déjà fait », a déclaré M. Chavarriaga. « Cela signifie que la résistance aux maladies est déjà présente. Je ne crée rien. Je ne fais que copier ce que la nature me donne. »

Une course contre la montre

CRISPR, qui signifie « clustered regularly interspaced short palindromic repeats » (répétitions palindromiques courtes régulièrement intercalées en grappes), est un système de défense qui protège les microbes comme les bactéries contre les envahisseurs. Il a un large éventail d'applications potentielles, de la médecine à l'agriculture. CRISPR a été utilisé pour la première fois comme outil d'édition de gènes en 2012 et, en 2020, les scientifiques à l'origine de cette découverte ont reçu le prix Nobel de chimie.

Outre sa précision, CRISPR est plus rapide et moins coûteux que les précédentes techniques d'édition de l'ADN. Alors que les méthodes traditionnelles de sélection des plantes peuvent prendre des décennies, CRISPR permet aux scientifiques d'introduire rapidement des gènes présentant les caractéristiques souhaitées.

En 2022, le gouvernement kenyan a levé une interdiction de 10 ans sur la culture et l'importation de plantes génétiquement modifiées afin de remédier à une pénurie alimentaire galopante. Les contempteurs des aliments génétiquement modifiés se sont opposés à cette mesure en invoquant des problèmes de sécurité.

Ce facteur de rapidité est essentiel compte tenu de l'augmentation rapide de l'insécurité alimentaire dans le monde et de l'aggravation des effets du changement climatique, ce qui crée ce que M. Chavarriaga appelle « une course contre la montre ».

Les principales cultures GM sont le maïs et le soja, qui servent principalement à nourrir les animaux, mais CRISPR est utilisé pour améliorer l'alimentation humaine. Avec les méthodes traditionnelles de sélectiond'amélioration des plantes, les scientifiques sont limités dans ce qu'ils peuvent sélectionner, et souvent, ils donnent la priorité à l'augmentation du rendement ou à la maximisation de la durée de conservation.

« En général, le consommateur n'est pas concerné, et vous obtenez des tomates qui ressemblent à du carton et qui peuvent durer longtemps », explique M. Tom Adams, PDG de Pairwise, une start-up basée en Caroline du Nord qui utilise CRISPR pour créer des aliments plus attrayants pour les consommateurs et les producteurs, qu'il s'agisse de feuilles de moutarde plus savoureuses ou de cerises sans noyaux.

« Si les sélectionneurs doivent choisir plus de trois ou quatre caractères, les cinquième, sixième et septième commencent à être délaissés », a expliqué M. Adams. « C'est pourquoi [CRISPR] vous donne la possibilité de faire des choses qui peuvent satisfaire le consommateur, le producteur et la chaîne d'approvisionnement. »

L'année dernière, Pairwise a introduit sur le marché américain le premier aliment génétiquement modifié par CRISPR : elle a modifié une enzyme unique qui donne aux feuilles de moutarde la sensation de brûlure au nez afin de les rendre plus appétissantes pour les consommateurs par rapport à des variétés de laitue moins nutritives.

Pairwise a mis au point des outils exclusifs pour appliquer CRISPR à la génétique des plantes et s'associe à des groupes qui cherchent à modifier la saveur, à améliorer les rendements ou à adapter les plantes à de nouveaux environnements de culture. Par exemple, l'entreprise étudie des modifications génétiques qui permettraient aux cerisiers de pousser en buissons plutôt qu'en arbres, afin qu'ils puissent être protégées sous des serres et pousser dans plus d'endroits.

Mettre l'édition de gènes à la portée des pays à faible revenu

Un nombre croissant de phytotechniciens des pays à faibles et moyens revenus utilisent CRISPR pour améliorer la productivité et les rendements.

Un exemple est le teff, une céréale ancienne riche en nutriments, qui est un aliment de base de la cuisine éthiopienne. L'un des principaux problèmes de la production de teff est la verse, c'est-à-dire le fait que les tiges ne sont pas assez fortes pour maintenir l'herbe droite, ce qui entraîne la chute de la plante. Ce problème est d'autant plus préoccupant que le changement climatique accroît la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes tels que les vents violents et les fortes précipitations.

Aujourd'hui, les scientifiques du Donald Danforth Plant Science Center et de l'Institut Éthiopien de Recherche Agricole utilisent CRISPR pour produire des graminées teff plus courtes, moins susceptibles de se plier ou de se briser sous l'effet du vent ou de fortes pluies.

L'Institut pour l'Amélioration Internationale des Cultures du Centre Danforth, basé à St. Louis (Missouri), transférera les semences modifiées par CRISPR en Éthiopie. Elles y seront d'abord testées en serre, puis en plein champ. L'institut formera également des scientifiques éthiopiens à la méthodologie d'édition de gènes CRISPR.

Selon M. Dejene Girma, directeur de la recherche agrobiotechnologique à l'Institut Éthiopien de Recherche Agricole, les projets CRISPR sont peu nombreux sur le continent africain, mais ils ne cessent de croître. « Avec le temps, les choses deviendront routinières », a-t-il déclaré. « Dans tous les laboratoires du monde, des gens s'en chargeront. »

La Fondation Bill & Melinda Gates accorde une subvention de 4,9 millions de dollars pour soutenir le projet de modification génétique du teff, appelé Genome Editing in Teff for Uplifting Productivity (GET-UP – édition génomique du teff pour augmenter la productivité).

Mme Vipula Shukla, responsable de programme pour l'agriculture à la Fondation Gates, a déclaré que la demande des consommateurs pour les aliments modifiés par CRISPR va bien au-delà des salades.

« Il y a beaucoup de demandes et de besoins pour des caractéristiques convaincantes qui concernent à la fois les agriculteurs et les consommateurs dans les pays en développement », a déclaré Mme Shukla lors d'une session sur les aliments modifiés par CRISPR au South by Southwest à Austin (Texas) en mars, à laquelle participait également M. Adams de Pairwise. « C'est quelque chose dont les gens ont besoin et qu'ils veulent, et la technologie nous donne un outil formidable pour le faire de manière efficace et efficiente. »

La Fondation Gates s'intéresse particulièrement à la manière dont l'édition de gènes peut rendre les cultures plus résistantes aux parasites et aux maladies, plus tolérantes à la sécheresse, à la chaleur ou à la salinité, ou plus résistantes aux chocs climatiques.

Leçons tirées des OGM

CRISPR a permis d'accélérer non seulement l'amélioration des plantes, mais aussi leur mise sur le marché. M. Steven Runo, biologiste moléculaire au laboratoire de transformation des plantes de l'Université Kenyatta au Kenya, travaille à rendre le sorgho, une céréale ancienne, résistant à la mauvaise herbe parasite Striga.

Comment les cultures de la prochaine génération peuvent-elles éviter les faux-pas de leurs prédécesseurs ? M. Runo a d'abord utilisé des techniques traditionnelles d'OGM, mais il utilise maintenant CRISPR pour recréer des mutations qui se produisent naturellement. « Le sorgho modifié par CRISPR n'est pas traité comme un OGM », précise-t-il. « Cela signifie que le chemin vers la dissémination et la commercialisation est très, très court. »

Alors que l'utilisation de CRISPR se généralise dans l'agriculture, les scientifiques affirment qu'il est important de tirer les leçons de ce qui n'a pas fonctionné avec les OGM.

Lorsque les OGM sont apparus sur le marché, le public ne disposait que de peu d'informations sur la manière dont ils étaient fabriqués, a expliqué M. Chavarriaga. Cela a engendré la peur et la désinformation, ce qui a constitué un obstacle majeur à leur utilisation dans les pays à faibles et moyens revenus. Il s'agit notamment d'expliquer comment les gens ordinaires, et pas seulement les grandes entreprises, peuvent bénéficier de l'amélioration des cultures.

Au-delà de l'acceptation par le public des aliments modifiés par CRISPR, d'autres défis restent à relever. L'un d'entre eux concerne les obstacles réglementaires. Au début de l'année, le Parlement Européen a voté en faveur d'un assouplissement de la réglementation des cultures génétiquement éditées, ce qui constitue une victoire majeure pour la biotechnologie dans une région qui a fortement réglementé les OGM. [Ma note : je ne suis pas de cet avis, mais la messe n'est pas encore dite.]

Toutefois, la réglementation diffère largement d'un pays à l'autre et d'une région à l'autre. Par exemple, la variété de sorgho éditée par CRISPR n'est pas considérée comme un OGM au Kenya, alors qu'elle l'est dans l'Ouganda voisin.

Un autre obstacle est le manque de capacités en matière d'édition génétique dans de nombreux pays à faible revenu qui pourraient bénéficier de ces technologies, ce à quoi la Fondation Gates tente de remédier en soutenant des programmes tels que GET-UP.

La technologie CRISPR fait également l'objet de revendications et de litiges en matière de propriété intellectuelle. Un certain nombre d'entreprises s'efforcent d'améliorer les technologies d'édition de gènes CRISPR en tant qu'outils d'amélioration des cultures et de breveter ces outils.

Cependant, certaines entreprises peuvent renoncer à faire valoir des brevets pour des cultures et des caractéristiques spécifiques qui pourraient avoir des avantages sociétaux étendus. Par exemple, la semaine dernière, l'entreprise de technologie agricole Syngenta Group a annoncé qu'elle accorderait des droits sur certaines technologies d'édition du génome et de sélection à la recherche universitaire dans le monde entier.

Si CRISPR semble pour l'instant échapper aux nombreuses controverses auxquelles les OGM ont été confrontés, il s'agit d'un outil parmi d'autres qui seront nécessaires à un système alimentaire mis à rude épreuve par le changement climatique.

M. Runo a souligné que les techniques traditionnelles d'OGM restent essentielles pour des raisons qui vont de l'enrichissement des aliments en nutriments essentiels à la résistance des plantes aux maladies.

« Nous avons besoin des deux technologies », a-t-il déclaré. « Il y a des choses que CRISPR peut faire que la technologie des OGM ne peut pas faire, et il y a aussi des choses que la technologie des OGM peut faire que CRISPR ne peut pas faire. »

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* Catherine Cheney est rédactrice en chef des couvertures spéciales chez Devex. Elle dirige la vision éditoriale des événements d'actualité de Devex et la couverture éditoriale des moments clés du calendrier du développement mondial.

Cet article a été publié à l'origine par Devex.

Source : How CRISPR gene-editing technology could change the way we eat - Alliance for Science