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Sorgho : une céréale ancienne qui a un énorme potentiel climatique et pourrait jouer un rôle clé dans l'avenir de l'Europe
Université de Copenhague*
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Le sorgho est déjà une culture importante en Afrique, mais les chercheurs pensent qu'il pourrait en être de même en Europe à l'avenir. Photo : Getty
Le sorgho est l'une des céréales les plus anciennes au monde et possède de nombreuses caractéristiques qui peuvent favoriser la sécurité alimentaire, la résistance au climat et la biodiversité. Toutefois, les mécanismes à l'origine de ces caractéristiques sont longtemps restés un mystère pour les chercheurs, ce qui a entravé l'efficacité de la culture. Aujourd'hui, une nouvelle technique et une biobanque, développées en collaboration avec l'Université de Copenhague, ont rendu possibles la recherche et la sélection à un rythme sans précédent, ouvrant la voie à une culture efficace à la fois dans le Nord et dans le Sud global.
Le sorgho est riche en protéines végétales, en fibres et en minéraux, et il est naturellement dépourvu de gluten. Le sorgho est également plus efficace dans son utilisation de l'azote du sol, réduisant ainsi le besoin d'engrais, ce qui est bénéfique à la fois pour le climat et la biodiversité. En outre, il peut résister à la sécheresse et aux inondations. La plante de sorgho, également connue sous le nom de durra, possède une longue liste de qualités.
En effet, il y a de nombreuses raisons pour lesquelles le sorgho attire de plus en plus l'attention des chercheurs et de l'industrie, qui lui voient un grand potentiel dans un avenir marqué par l'augmentation du changement climatique, de la fréquence des sécheresses et des inondations.
Il n'y a qu'un seul problème : la manière dont le sorgho parvient à faire tout cela reste un mystère.
Aujourd'hui, une nouvelle technique appelée « FIND-IT » permet d'identifier efficacement de nouvelles mutations dans des gènes spécifiques au sein de grandes collections de semences, ce qui permet d'espérer que le potentiel de la plante sera libéré. Grâce à une grande collection de semences nouvellement constituée, les chercheurs à l'origine du projet s'attendent à ce que des variants capables d'être cultivés efficacement à la fois sous les latitudes nord et sud puissent être développés en un temps record.
Un article scientifique publié dans une édition spéciale de la revue Physiologia Plantarum est consacré aux nouvelles techniques de sélection. Les chercheurs y présentent chacune de ces deux nouvelles ressources de recherche développées grâce à une étroite collaboration entre l'Université de Copenhague, le Laboratoire Carlsberg et l'Université du Queensland en Australie.
Le sorgho est naturellement résistant à la transformation génétique. Même les outils génétiques modernes tels que CRISPR et les OGM, qui permettent généralement des modifications génétiques plus précises et plus rapides que la sélection traditionnelle, ont une efficacité limitée sur le sorgho.
Cela représente un défi pour le développement de caractéristiques agricoles dans la plante, car la sélection traditionnelle prend beaucoup de temps. Cependant, ces nouvelles ressources de recherche créent une toute nouvelle opportunité.
« Le projet nous a fourni une plus grande botte de foin – presque littéralement – sous la forme d'une collection complète de plantes de sorgho et de leurs semences, qui représente la quasi-totalité de la variation génétique du sorgho. En même temps, avec "FIND-IT", nous avons acquis une technique qui permet de trouver rapidement et efficacement l'aiguille dans la botte de foin, sous la forme de variants de gènes spécifiques que nous soupçonnons d'être cruciaux pour les caractéristiques de la plante », explique la professeure associée Nanna Bjarnholt, du Département des Sciences Végétales et Environnementales de l'Université de Copenhague.
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Plus d'informations : Les nouvelles ressources de recherche
Les champs de sorgho ont été cultivés et récoltés dans le Queensland, et les graines ont été collectées dans une biobanque qui couvre l'ensemble de la diversité génétique de la plante. Cela permet une recherche beaucoup plus efficace, car le potentiel de la plante est représenté de manière plus complète que dans des collections plus petites, ce qui permet aux chercheurs d'identifier plus facilement des gènes spécifiques liés à des caractéristiques souhaitables.
La technique utilisée pour produire les nombreux variants est une méthode plus ancienne dans laquelle la plante subit une mutation naturelle par le biais d'une réaction chimique. Par conséquent, elle n'est pas soumise à la réglementation européenne sur les OGM, ce qui signifie que ces variants peuvent être autorisées comme cultures en Europe sans restriction.
Pour rechercher des gènes dans la collection de semences, les chercheurs utilisent une nouvelle méthode mise au point par le Laboratoire Carlsberg. Cette méthode consiste à diviser la collection de semences de sorgho – chaque variant ayant une composition génétique différente – en groupes plus petits, qui sont ensuite semés dans différentes parcelles de terrain. Sur ces parcelles, les graines de chaque plante sont collectées, mélangées et leur ADN est extrait en un seul échantillon.
À l'aide d'un test PCR très sensible – similaire à ceux utilisés pour le test Covid-19 – les chercheurs peuvent rechercher des séquences d'ADN spécifiques dans des parcelles entières, ce qui permet de réduire considérablement la recherche au lieu d'avoir à analyser chaque plante individuellement.
« Nous pouvons décomposer la fameuse botte de foin en petites sections et identifier l'endroit où se cache l'aiguille. Cela rend le processus beaucoup plus simple et beaucoup plus efficace. Il nous permet d'économiser du temps et des ressources et, en fin de compte, d'étudier 150.000 plantes individuelles – et donc un nombre beaucoup plus important de variants génétiques – au lieu d'être limités à quelques milliers, comme c'était le cas auparavant », explique M. Søren Knudsen, du Laboratoire Carlsberg.
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Le sorgho est déjà l'une des cultures les plus importantes dans les pays du Sud, en particulier en Afrique centrale et australe. Parallèlement, il existe un potentiel important pour la culture du sorgho sous les latitudes européennes.
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Les faits : Les nombreuses qualités du sorgho
Climat et biodiversité : La plante est exceptionnellement efficace dans l'utilisation de l'azote du sol, réduisant potentiellement le besoin d'engrais → diminue les émissions de CO₂ et d'autres gaz à effet de serre + aide à préserver la biodiversité en réduisant la pollution des cours d'eau.
Sécurité alimentaire : La résistance à la pluie, à la chaleur et à la sécheresse peut contribuer à sécuriser les cultures dans un avenir où les sécheresses, les températures extrêmes et les inondations causées par le changement climatique seront plus fréquentes.
Santé : Riche en protéines, en fibres et en antioxydants. Naturellement sans gluten, il est bénéfique pour les personnes souffrant d'intolérance au gluten. Il est utilisé dans la farine pour le pain, la bière et de nombreux autres produits. Son amidon à digestion lente permet une absorption progressive des glucides → glycémie stable. |
« En Europe, nous pouvons grandement bénéficier du contenu nutritionnel élevé du sorgho et de sa résistance à des défis tels que la sécheresse. Grâce à ces nouvelles ressources, nous avons désormais la possibilité de développer une culture du sorgho efficace, à la fois optimisée pour les conditions de croissance européennes et capable de produire des graines ayant une composition nutritionnelle favorable et des propriétés souhaitables pour la production de nouveaux aliments d'origine végétale. En même temps, cela fournit une base solide pour développer des variétés améliorées qui peuvent être cultivées plus efficacement plus au sud, par exemple en Afrique subsaharienne, où le besoin de résistance à la sécheresse et d'utilisation optimale des nutriments du sol peut devenir encore plus critique », déclare le professeur Birger Lindberg Møller, également du Département des Sciences Végétales et Environnementales de l'Université de Copenhague.
Les chercheurs ont déjà plusieurs pistes qu'ils sont impatients d'exploiter pour libérer le potentiel de la plante.
« Plus précisément, nous avons identifié un certain nombre de gènes candidats dans la plante qui, selon nous, pourraient être liés à la résistance à la sécheresse, ainsi qu'à d'autres qualités importantes du sorgho. Nous pouvons maintenant mettre ces idées à l'épreuve. De même, d'autres chercheurs peuvent s'appuyer sur ces travaux pour leurs propres études de la plante. Il y a de bonnes raisons d'être optimiste, car nous savons que le sorgho a un énorme potentiel », déclare Mme Nanna Bjarnholt.
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Photo : Getty
Les chercheurs de l'Université de Copenhague et du Laboratoire Carlsberg ont apporté leur expertise sur la plante de sorgho et la sélection des bons gènes à partir d'une vaste collection de 150.000 variants de semences. Ils ont également servi de lien avec le savoir-faire pratique des chercheurs de l'État chaud et sec du Queensland, en Australie, qui sont des experts de la culture de plantes dans des conditions de stress.
La nouvelle collection de semences et la technique ont été mises à la disposition d'autres chercheurs, ouvrant ainsi la voie à la recherche sur le sorgho à une nouvelle échelle.
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Plus d'informations : Les nouvelles connaissances pourraient être bénéfiques pour le maïs et le sorgho
La recherche des années à venir permettra de déchiffrer les secrets du sorgho. Ses caractéristiques peuvent être améliorées grâce à la sélection, et nous comprendrons mieux les conditions optimales de sa culture. Mais les nouvelles connaissances pourraient aussi permettre de comprendre suffisamment bien certaines de ses caractéristiques pour les transférer à d'autres plantes, ce que les chercheurs espèrent. Le maïs en est un bon exemple.
« Le sorgho est étroitement lié au maïs, mais il est beaucoup plus résistant à la sécheresse et a une période de maturation plus courte, ce qui est crucial, en particulier aux latitudes septentrionales où les étés sont courts. En revanche, il tolère moins bien le froid. Dans le meilleur des cas, les recherches en cours pourraient bénéficier aux deux cultures : des plantes de maïs avec des temps de maturation plus courts et une meilleure résistance à la sécheresse, et des plantes de sorgho qui peuvent résister au froid comme le fait le maïs », explique Mme Nanna Bjarnholt, professeure associée.
Le maïs est actuellement cultivé au Danemark et peut être planté relativement tôt dans un sol froid. Cependant, la période de maturation dans ces conditions est si longue que les épis ne se développent souvent pas complètement, ce qui signifie que la culture est principalement utilisée pour l'alimentation animale. Le sorgho, quant à lui, mûrit rapidement, mais ne tolère pas encore le froid, ce qui se traduit par une période de végétation encore trop courte pour produire des grains dans le nord de l'Europe. |
Ensemble, ils représentent une ressource majeure pour la recherche, car la vaste collection de variants peut maintenant être rapidement examinée pour des gènes spécifiques. Pour ce faire, la collection est divisée en groupes plus petits et la recherche est réduite à l'aide de tests PCR – comme nous le savons grâce au test Covid-19 – sur chaque groupe afin d'identifier les séquences d'ADN correctes. Cette méthode a permis d'augmenter considérablement le nombre de variants pouvant être étudiés efficacement dans le cadre de la recherche.
« Nous constatons déjà un grand intérêt de la part des communautés de chercheurs du monde entier. Bien que nous ayons étudié cette plante pendant de nombreuses années, elle reste mystérieuse. Nous ignorons encore beaucoup de choses à son sujet et les raisons pour lesquelles elle présente les caractéristiques qu'elle a. Néanmoins, dans de nombreux endroits, on prend de plus en plus conscience que cette plante a un potentiel énorme », déclare Mme Nanna Bjarnholt.
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