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Amélioration des plantes boostée et au-delà : trois évolutions technologiques qui pourraient mettre fin à la faim dans le monde
Les taux de famine augmentent. Ces technologies pourraient inverser la tendance.
Kristin Houser, Freethink*
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Les taux de famine augmentent. Ces technologies pourraient inverser la tendance.
Un collage d'éléments agricoles comprenant un satellite, des champs de culture, des tomates et des diagrammes de croissance illustrant des données, des techniques de sélection améliorée, des formules chimiques ; et un semis met en évidence les efforts déployés pour lutter contre la faim.
Vector Tradition / DelStudio / Okea / Adobe Stock / Freethink
Ma note : Article long mais intéressant, même s'il relève en grande partie du publireportage et que certains éléments sont curieux ou discutables. Mais pour savoir si ça marche... il faut essayer.
Nous sommes en 2050. La population mondiale a augmenté pour atteindre près de 10 milliards d'habitants et, bien que nous travaillions encore pour que chaque personne sur la planète ait la possibilité de vivre sa meilleure vie, nous avons éliminé l'un des plus vieux ennemis de l'humanité : ce soir, personne n'ira se coucher le ventre vide. Voici comment nous y parviendrons (peut-être).
À l'heure actuelle, cet avenir sans faim peut sembler une chimère, compte tenu de l'ampleur du problème : près de 800 millions de personnes dans le monde souffrent de la faim et un tiers de la population ne sait pas d'où viendra son prochain repas.
Un monde sans faim est pourtant possible, et le développement et le déploiement de nouvelles technologies agricoles pourraient être l'une des clés pour y parvenir.
Pour le découvrir, jetons un rapide coup d'œil sur l'histoire de la production alimentaire et sur les tendances qui pourraient nous mener vers un avenir où personne n'aura faim.
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Années 1990 - Le génie génétique marque le début d'une nouvelle ère dans le domaine de la sélection végétale, offrant aux scientifiques un moyen plus rapide et plus précis de créer des cultures présentant des caractéristiques souhaitables. Dans les décennies qui suivent, l'invention de nouveaux outils plus précis, comme CRISPR, commence à accélérer le processus de création de nouvelles variétés de plantes cultivées capables de résister aux maladies, à la sécheresse et au réchauffement de la planète.
Grâce à la combinaison de ces technologies et de la croissance économique, les taux de famine dans les pays en développement sont passés de 33 % à 12 % seulement entre 1970 et 2015. Malheureusement, les progrès dans la lutte contre la faim se sont arrêtés à cette époque, et les taux depuis la pandémie sont maintenant en hausse.
Selon les Nations Unies, le changement climatique est l'une des principales causes de la diminution de la sécurité alimentaire : l'augmentation des températures, l'irrégularité des précipitations et la multiplication des phénomènes météorologiques extrêmes font qu'il est plus difficile pour les agriculteurs de produire autant de denrées alimentaires qu'auparavant.
Paradoxalement, bon nombre des technologies qui ont contribué à réduire la faim dans le passé contribuent aujourd'hui au problème : les engrais chimiques, par exemple, libèrent des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, tout comme les équipements agricoles alimentés par des combustibles fossiles.
Une Quatrième Révolution Agricole faisant appel à des technologies nouvelles et durables pourrait s'avérer nécessaire pour inverser la tendance et ouvrir la voie à un monde libéré de la faim. Voici trois technologies qui pourraient être à l'origine de cette révolution.
Si les aliments génétiquement modifiés ne sont pas tout à fait nouveaux, les nouvelles techniques de sélection (NBT) telles que CRISPR permettent aux scientifiques de manipuler plus facilement les génomes des plantes cultivées de manière à les rendre plus résistantes au changement climatique.
Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv, par exemple, ont utilisé CRISPR pour créer des tomates qui nécessitent moins d'arrosage, tandis que des scientifiques de l'UC Davis ont utilisé cette technique pour développer une souche de riz résistante à une maladie fongique qui devrait se développer dans un monde en réchauffement.
Plus récemment, une équipe de l'UC Berkeley a prouvé qu'il était possible d'utiliser CRISPR pour pirater les gènes impliqués dans la photosynthèse du riz, suggérant que la technologie pourrait nous permettre d'augmenter la capacité de la plante à convertir la lumière du soleil en l'énergie dont elle a besoin pour se développer.
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Sanatech Seed
En 2021, les tomates à haute teneur en GABA de la start-up japonaise Sanatech Seed sont devenues le premier aliment modifié par CRISPR à atteindre les consommateurs.
Dans la plupart des cas, les NBT modifient les plantes d'une manière qui pourrait être naturelle, par le biais de mutations génétiques ou d'une sélection traditionnelle, par exemple. Cela distingue les plantes éditées des cultures transgéniques, qui contiennent des gènes provenant de plusieurs espèces et sont soumises à des réglementations plus strictes.
Bien que nous n'ayons pas encore vu beaucoup de cultures développées à l'aide de NBT atteindre les consommateurs, David Friedberg, fondateur et PDG du Production Board, une société de portefeuille qui investit dans les start-ups de l'agrotechnologie, a déclaré à Freethink que les régulateurs commençaient à prendre conscience de leur potentiel.
« Je pense que beaucoup de gens comprennent maintenant comment [une NBT] fonctionne », a déclaré M. Friedberg. « Ils en comprennent les avantages. Ils comprennent que le système n'introduit pas de nouvelles protéines ou d'ADN étranger, ni aucun des autres aspects qui, à mon avis, ont freiné les OGM et les systèmes transgéniques. »
« Lorsque vous avez plus de gènes, les organismes ont tendance à être en meilleure santé, à vivre plus longtemps et à se développer plus rapidement. »
En tant que PDG de la startup agro-technologique Ohalo, David Friedberg est aujourd'hui à la tête d'une initiative visant à faire sortir des laboratoires une NBT appelé « Boosted Breeding » (sélection boostée) et à l'introduire dans les exploitations agricoles.
Alors que la plupart des cellules végétales contiennent deux jeux de chromosomes, leurs cellules sexuelles (pollen et ovule) n'en contiennent qu'un seul. Lorsque les plantes se reproduisent, leur progéniture hérite de l'unique jeu de chromosomes de chacun de leurs parents.
Le choix des gènes des deux jeux de chromosomes d'une plante qui seront inclus dans chacune de ses cellules sexuelles est aléatoire. Par conséquent, les descendants sont tous un peu différents. (Ce processus se produit également chez l'homme et explique pourquoi les frères et sœurs non jumeaux ne sont pas identiques).
La sélection boostée fait en sorte que les cellules sexuelles d'une plante contiennent les deux jeux de chromosomes. Par conséquent, la progéniture hérite de la totalité de l'ADN de ses parents, et non de la moitié seulement.
« Vous obtenez une plus grande diversité génétique parce que vous avez plus de gènes dans la progéniture, et lorsque vous avez plus de gènes, les organismes ont tendance à être en meilleure santé, à vivre plus longtemps et à croître plus rapidement », a déclaré M. Friedberg à Freethink.
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Ohalo
Étant donné que la progéniture d'une plante boostée serait toujours identique, cette technologie pourrait faciliter la sélection des plantes pour leur conférer des caractéristiques souhaitables, notamment celles qui les aideraient à prospérer dans un climat changeant.
Elle pourrait également nous permettre de créer des semences uniformes pour des cultures qui sont actuellement produites par multiplication végétative, un processus qui consiste à faire pousser de nouvelles plantes à partir de morceaux de plantes existantes, plutôt que par la reproduction traditionnelle.
Les pommes de terre – l'une des cultures les plus consommées au monde – sont cultivées de cette manière.
Les agriculteurs conservent quelques pommes de terre de la récolte d'automne afin de les hacher et de planter les morceaux au printemps. Comme ils clonent essentiellement leurs pommes de terre existantes, ils sont en mesure d'éviter la variabilité qui résulterait de l'utilisation de semences de pommes de terre, avec leur mélange aléatoire de gènes.
« Si nous pouvions mettre des semences dans le sol, nous supprimerions tous les entrepôts, les tracteurs, les camions et les tapis roulants que nous utilisons pour transporter des tonnes de pommes de terre dans une installation de stockage », a expliqué M. Friedberg, ajoutant que l'ensemble du processus de transport et de stockage des pommes de terre pour la multiplication « gaspille une tonne d'énergie, une tonne de terres et une tonne de ressources ».
« Il s'agit d'un changement profond dans la manière dont nous allons procéder à la sélection des plantes dans l'agriculture. »
Ohalo a déjà testé le Boosted Breeding sur diverses cultures, notamment des pommes de terre, et a constaté qu'il pouvait augmenter les rendements de 50 à 100 %. L'entreprise se prépare maintenant à des essais commerciaux et cherche des partenaires pour commercialiser ses cultures boostées dans le monde entier.
« Il s'agit d'un changement profond dans la manière dont nous allons sélectionner les plantes dans l'agriculture et dont les humains peuvent obtenir plus de nourriture par hectare en utilisant moins d'eau, moins de terre, moins d'engrais par unité de production », a déclaré M. Friedberg. « C'est beaucoup plus durable et cela aidera certainement les agriculteurs à faire baisser le coût de la nourriture – des avantages qui découlent d'une productivité accrue.
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Ohalo
Lors des essais, les pommes de terre Boosted se sont révélées beaucoup plus productives.
Étant donné qu'il est possible que les plantes évoluent naturellement pour contenir plus que les deux jeux de chromosomes standard dans leurs cellules (les fraises cultivées en ont huit), Ohalo devrait avoir plus de facilité à obtenir l'autorisation réglementaire que si elle essayait d'introduire un aliment qui ne pourrait pas exister dans la nature.
En général, il est déjà plus facile pour les développeurs d'obtenir l'autorisation d'utiliser une NBT pour fabriquer un aliment que par le passé, grâce à une meilleure compréhension par les régulateurs du fonctionnement de CRISPR et d'autres NBT, et le processus pourrait bientôt être encore plus rationalisé, selon M. Friedberg.
« Ils ont une proposition sur la table selon laquelle vous n'aurez même pas besoin de déclarer que vous avez utilisé une nouvelle technique de sélection à l'avenir », a-t-il déclaré à Freethink. « Une fois que cette proposition entrera en vigueur, les agriculteurs, les sélectionneurs de plantes, les agronomes et les semenciers pourront commencer à les utiliser pour commercialiser leurs produits sans avoir à déposer de dossier auprès de l'USDA. »
Si les nouvelles techniques de sélection peuvent rendre les cultures plus résistantes au climat, une tendance appelée « agriculture de précision » améliore l'agriculture elle-même, en utilisant toutes sortes de moyens, des drones aux robots en passant par l'IA et le GPS.
L'idée centrale de l'agriculture de précision est que les agriculteurs peuvent utiliser des données pour prendre des décisions plus intelligentes sur la manière dont ils utilisent l'eau, les pesticides et d'autres intrants, ce qui peut accroître l'efficacité d'une exploitation et le rendement des cultures, même dans un contexte de changement climatique.
DJI, le premier fabricant mondial de drones agricoles, a récemment dévoilé les drones Agras T50 et Agras T25, qui peuvent survoler de manière autonome les champs d'un agriculteur et envoyer des mises à jour en temps réel sur l'état des cultures à l'aide d'une application.
Les agriculteurs peuvent également déclencher la pulvérisation d'eau ou de produits chimiques sur leurs cultures – ils peuvent même choisir la taille des gouttelettes qu'ils souhaitent que les drones pulvérisent.
« Grâce à nos solutions éprouvées de protection des cultures, les agriculteurs familiaux et les grandes exploitations peuvent améliorer les rendements, réduire l'utilisation de produits chimiques et diminuer les coûts, tout en minimisant l'impact sur l'environnement », a déclaré Yuan Zhang, responsable des ventes mondiales chez DJI Agriculture.
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DJI – L'Agras T50.
John Deere – sans doute le plus grand nom de l'agriculture – est à l'avant-garde de l'agriculture de précision. Elle a commencé à explorer le concept en 1994 et dispose aujourd'hui d'une division entière d'agriculture de précision qui se concentre sur les technologies permettant aux agriculteurs d'améliorer leur efficacité.
En 2021, elle a dévoilé son premier tracteur autopiloté, qui fait actuellement l'objet de tests bêta. Il utilise le GPS, des capteurs et des logiciels d'IA pour traverser les champs, semer des graines parfaitement espacées dans des rangées parfaitement droites afin de maximiser les rendements, tandis que les agriculteurs surveillent tout à distance.
En janvier 2024, John Deere a annoncé un partenariat avec SpaceX pour connecter son équipement de haute technologie au réseau Internet par satellite Starlink de la société aérospatiale, rendant ainsi tous les outils accessibles aux agriculteurs dans les zones rurales où la connectivité Internet n'est pas fiable.
« La solution SATCOM débloque la pile technologique John Deere afin que chaque agriculteur puisse utiliser pleinement sa technologie d'agriculture de précision actuelle en plus des nouvelles solutions innovantes qui seront déployées à l'avenir », a déclaré Jahmy Hindman, vice-président principal et directeur de la technologie de John Deere.
« Cela aide les agriculteurs à prendre de meilleures décisions et à ne pas gaspiller de l'argent avec des produits dont ils n'ont pas besoin. »
Les start-ups ne manquent pas non plus dans le secteur en pleine expansion de l'agriculture de précision.
Pattern Ag, une startup sous l'égide de Production Board, aide les agriculteurs à améliorer leur efficacité en identifiant tous les petits microbes qui vivent dans leur sol. Elle utilise ensuite l'IA pour prédire la probabilité que ces organismes causent des problèmes spécifiques au cours de la saison de végétation suivante avec, dit-elle, une précision de 90 %.
« Cela aide les agriculteurs à prendre de meilleures décisions et à ne pas gaspiller d'argent avec des produits dont ils n'ont pas besoin », a déclaré M. Friedberg à Freethink. « Ils ne pulvérisent pas de produits chimiques de synthèse dont ils n'ont pas besoin dans les champs. Ils peuvent mieux cibler leurs applications d'engrais. »
La société Carbon Robotics, basée à Seattle, développe quant à elle un robot agricole qui utilise le GPS pour naviguer de manière autonome sur les terres agricoles, tandis qu'un système de caméra alimenté par l'IA identifie les mauvaises herbes au sol. Des lasers placés sous le robot les font disparaître, ce qui pourrait réduire, voire éliminer, la nécessité d'utiliser des herbicides chimiques.
« Je vois une ferme du futur où nous disposons de données massives pour nous dire ce qui est le mieux d'un point de vue normatif », a déclaré Josh Roberts, un agriculteur qui utilise le désherbeur laser de Carbon, à Freethink en 2023. « Nous gérerons la culture en fonction de ce qu'elle nous dira. Nous pouvons nourrir le monde pour moins cher – c'est la valeur pour moi dans les cinq prochaines années et au-delà. »
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Carbon Robotics
Deux désherbeurs laser autonomes de Carbon Robotics en action.
Actuellement, ces technologies et d'autres technologies d'agriculture de précision sont principalement utilisées dans les grandes exploitations agricoles des régions développées du monde – en juin 2023, 27 % des exploitations agricoles et des ranchs américains utilisaient déjà des technologies d'agriculture de précision. Toutefois, l'optimisation de l'efficacité dans ces contextes ne suffira pas à garantir que tout le monde, partout, ait suffisamment à manger.
Comme lors de la Révolution Verte, nous devons rendre ces technologies accessibles aux agriculteurs du monde entier. C'est pourquoi les Nations Unies ont élaboré des stratégies pour aider les gestionnaires de projets et les décideurs politiques à surmonter les obstacles à l'adoption de ces technologies par les petits exploitants agricoles dans les pays en développement.
Il s'agit notamment d'investir dans des programmes d'alphabétisation numérique, d'accroître l'accès à l'internet mobile et d'encourager la formation de coopératives agricoles.
« Les agriculteurs qui font partie de coopératives bénéficient d'un plus grand pouvoir de négociation, d'un accès plus facile aux prêts et d'un meilleur accès à l'information et aux formations », écrit l'ONU. « Faire partie d'une coopérative permet également aux agriculteurs de partager le capital et la technologie, ce qui rend abordables des applications avancées telles que les traitements de précision et l'utilisation de robots agricoles. »
Si l'agriculture de précision peut aider les agriculteurs à utiliser plus délibérément les engrais, les pesticides et autres produits chimiques, une autre tendance en plein essor – l'utilisation de produits biologiques – pourrait en réduire totalement la nécessité, contribuant ainsi à rendre l'agriculture plus durable sans affecter les rendements.
Les biologicals sont des produits destinés à l'agriculture qui contiennent des ingrédients naturels, tels que des extraits de plantes, des microbes vivants et même des phéromones d'insectes. Certains sont conçus pour protéger les cultures contre des parasites et autres menaces, tandis que d'autres ont pour but de favoriser la croissance des plantes.
« Si vous pensez à ce qu'un agriculteur dépense, il dépense de l'argent pour les semences, les engrais et la protection des cultures – les herbicides pour se débarrasser des mauvaises herbes, les insecticides pour se débarrasser des insectes et les fongicides pour se débarrasser des champignons et des moisissures », a déclaré M. Friedberg à Freethink.
« Les biologicals sont un segment de l'agriculture qui connaît une croissance très rapide et qui va largement commencer à éroder les engrais de synthèse et les produits phytosanitaires de synthèses », a-t-il poursuivi.
Le processus utilisé pour créer des engrais de synthèse est responsable d'environ 1 % de toutes les émissions de CO2 produites par l'homme.
Les biologicals susceptibles de réduire les besoins en engrais azotés sont particulièrement intéressants dans la mesure où nous nous efforçons de rendre l'agriculture plus durable.
Le procédé Haber-Bosch utilisé pour créer des engrais de synthèse à partir de l'azote atmosphérique a révolutionné l'agriculture au XXe siècle, mais il contribue également au changement climatique – les chercheurs estiment qu'il est responsable d'environ 1 % de toutes les émissions de CO2 produites par l'homme.
Les biologicals qui extraient l'azote de l'air pourraient réduire le besoin de ces engrais – Utrisha N de Corteva Agriscience, par exemple, utilise des microbes qui pénètrent dans les feuilles des plantes et extraient l'azote de l'air pour le faire pénétrer dans les tissus végétaux.
« Avec le changement climatique, la sécheresse et d'autres facteurs de stress abiotiques qui posent des défis croissants à la production agricole, les technologies biostimulantes peuvent apporter un soutien nécessaire en augmentant la nutrition, en atténuant le stress et en aidant les plantes à se rétablir plus rapidement après un événement de stress », a déclaré Mike Eiberger, responsable du marketing du portefeuille biologique américain chez Corteva, à l'association Successful Farming.
« Il est possible de se débarrasser de la chimie de synthèse, d'économiser de l'argent et de le faire d'une manière plus durable. »
Si certains biologicals aident les plantes à pousser, d'autres les protègent. L'EVOCA de l'entreprise agroalimentaire européenne Biotalys, par exemple, contient des fragments de protéines qui provoquent la mort de plusieurs agents pathogènes des plantes.
Biotalys s'efforce actuellement de faire approuver l'EVOCA par les autorités de réglementation et, en mai 2024, elle a lancé des essais sur le terrain pour son deuxième produit biologique, le BioFun-6, qui cible un champignon appelé « botrytis ».
Contrairement aux engrais, pesticides et herbicides traditionnels, qui peuvent rejeter des produits chimiques toxiques dans l'eau, les ingrédients actifs des biologicals ne polluent pas l'environnement.
« Avec le temps, ces protéines se biodégradent et retournent dans le sol », explique M. Friedberg. « Elles sont comme n'importe quelle autre protéine biologique, mais elles ont un effet positif. On peut en fait se débarrasser de la chimie de synthèse, économiser de l'argent et agir de manière plus durable. »
« Si nous pouvons amener les agriculteurs à utiliser 30 ou 40 % d'engrais azotés en moins, cela peut avoir un effet spectaculaire sur l'empreinte carbone de l'agriculture. »
Les biologicals ont toutefois leurs limites. Ils sont plus chers que les produits de synthèse et nécessitent souvent plus d'applications, ce qui augmente les coûts de main-d'œuvre. Et s'ils peuvent réduire le besoin de produits chimiques de synthèse, ils ne peuvent pas l'éliminer complètement.
Néanmoins, cette réduction constitue un pas dans la bonne direction, car nous nous efforçons de faire en sorte que l'agriculture pèse moins sur l'environnement, tout en veillant à ce que nous puissions continuer à produire suffisamment de denrées alimentaires pour nourrir une population en pleine croissance.
« Si nous pouvons amener les agriculteurs à utiliser 30 ou 40 % d'engrais azotés en moins en appliquant un microbe capable d'extraire l'azote de l'atmosphère, cela peut avoir un effet spectaculaire sur l'empreinte carbone de l'agriculture », a déclaré M. Friedberg. « C'est une façon plus durable de pratiquer l'agriculture. »
Ce ne sont pas les seules tendances qui nous conduisent vers une agriculture plus durable et plus efficace, celle dont nous aurons besoin pour nourrir une population croissante face au changement climatique.
Les fermes verticales pourraient un jour nous permettre de produire des aliments dans un plus grand nombre d'endroits, tandis que les équipements agricoles électriques peuvent réduire les émissions de gaz à effet de serre. Bien qu'il faille encore en étudier les aspects économiques, la viande cultivée en laboratoire pourrait également réduire les émissions de carbone.
Produire suffisamment de nourriture dans suffisamment d'endroits n'est qu'un des éléments de l'éradication de la faim dans le monde. Pour réaliser ce rêve, nous devrons également réduire les conflits, qui sont le principal facteur de la faim dans le monde aujourd'hui.
« Là où les guerres font rage, la faim règne, que ce soit en raison du déplacement des populations, de la destruction de l'agriculture, des dommages causés aux infrastructures ou des politiques délibérées de déni », a déclaré Antonio Guterres, Secrétaire Général des Nations Unies.
La guerre n'est pas un problème qu'une seule nouvelle technologie peut résoudre, mais il est possible qu'en rendant l'agriculture plus productive et plus durable, nous puissions également créer un monde plus sain et plus harmonieux.
« Si elle est bien menée, l'action en faveur du climat peut contribuer à construire la paix », a déclaré Simon Stiell, secrétaire exécutif de la Convention-cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques.
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* Kristin Houser est rédactrice à Freethink, où elle couvre les sciences et les technologies. Ses articles ont été publiés dans Business Insider, NBC News et l'Agenda du Forum Économique Mondial, entre autres publications ; Stephen Colbert a parlé d'un de ses articles dans l'émission The Late Show, pour son plus grand plaisir.
Avant de rejoindre Freethink, Kristin était rédactrice pour Futurism et a écrit plusieurs séries web d'animation et d'action.
Source : Boosted Breeding and beyond: 3 tech trends that could end hunger (freethink.com)
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