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L'édition génomique est un outil utile pour faciliter les changements que permettent l'introduction de nouvelles variétés dans les systèmes d'exploitation agricole, introduction nécessaire aux transitions agroécologiques en cours. Dans bien des cas, les mêmes variétés pourraient être obtenues par des croisements traditionnels, mais l'édition génomique accélère leur obtention et en diminue le coût, lorsqu'elle peut être utilisée.

Conditions d'utilisation

Afin de tirer parti de l'édition génomique, les scientifiques doivent connaître les modifications à apporter à un gène qui donnent à la plante de nouvelles caractéristiques intéressantes. Mais les connaissances actuelles ne sont pas toujours suffisantes pour y arriver. Par ailleurs, certains comportements de la plante - leurs phénotypes - dépendent d'un grand nombre de gènes et, dans ce cas, une modification n'a pas à elle seule d'effet remarquable.

De plus, pour introduire une modification génétique précise dans une plante avec CRISPR-Cas9, il faut d'abord que le complexe Cas9/ARN-guide puisse accéder à son génome et, ensuite, que des plantes soient produites à partir de quelques cellules dont le génome a été modifié. Ces méthodes de transformation génétiques et de régénération sont très efficaces pour bien des espèces, mais ne le sont pas pour toutes, le tournesol et les légumineuses par exemple.

Enfin, indépendamment des limites imposées par la biologie, il est important que les agriculteurs aient accès aux nouvelles variétés produites par édition génomique sans que leur coût soit prohibitif ou que des brevets empêchent leur exploitation.

Production végétale

L'un des principaux défis auxquels l'humanité est actuellement confrontée est la croissance de la population mondiale, qui fait des rendements de la production alimentaire une question cruciale.

La modification génétique a permis d'altérer les gènes qui régulent la floraison et le développement des fruits dans des cultures comme le riz, le blé et le maïs. En cultivant des plantes plus florifères et plus fructifères, et donc plus productives, il faut moins de surface pour produire la même quantité de nourriture.

Dans le réseau de laboratoires du PEPR Sélection Végétale Avancée :

L'équipe Génétique et innovation variétale (CIRAD) développe des riz qui sont reproduits par apomixie et dont la vigueur hybride est maintenue sur plusieurs générations, assurant des graines de qualité stable, y compris pour les petits cultivateurs.

Lutte contre les parasites

L'édition génétique a été utilisée pour produire des cultures plus résistantes aux maladies, notamment pour le riz. Le riz est la principale source alimentaire pour la moitié de la population mondiale et fait l'objet du plus grand nombre d'études actuelles utilisant cette technique.

En 2018, des chercheurs philippins de l'Institut international de recherche sur le riz (IRRI) ont utilisé CRISPR pour créer une souche de riz plus résistante aux parasites. En éditant un gène qui produit un pesticide naturel, les chercheurs ont pu développer une variété de riz plus résistante à la cicadelle brune, l'un des principaux ravageurs de cette céréale.

Dans le réseau de laboratoires du PEPR Sélection Végétale Avancée :

L'équipe Résistance aux virus (INRAE) développe des tomates résistant aux potyvirus. Comme ces virus sont propagés par des pucerons, la culture de plantes résistantes pourrait diminuer les traitements insecticides.

L'équipe Génétique et amélioration de la vigne (INRAE) étudie les mécanismes de résistance génétique de la vigne à des pathogènes avec comme objectif à long terme la culture sans pesticide.

Le changement climatique

Pour faire face aux conséquences du changement climatique, des cultures capables de tolérer la sécheresse ont été développées en modifiant des gènes impliqués dans le transport et l'utilisation de l'eau. Les plantes ayant une meilleure efficacité dans l'utilisation de l'eau ont besoin de moins d'eau pour se développer.

Des chercheurs de l'université de Californie ont créé une variété de maïs génétiquement modifiée qui permet d'obtenir le même rendement avec jusqu'à 90% d'eau en moins.

Qualité nutritionnelle

L' édition de gènes peut contribuer à améliorer la composition nutritionnelle des aliments végétaux. Cette amélioration peut être obtenue soit en augmentant les niveaux de produits bénéfiques tels que les vitamines ou les acides gras, soit en réduisant la quantité de composants provoquant des intolérances alimentaires.

Exemples d'aliments génétiquement modifiés disponibles sur le marché :

• Caméline et soja à forte teneur en acide oléique (France, 2017 ; États-Unis et Canada, 2019)
• Tomate enrichie en GABA avec des applications bénéfiques pour la santé (Japon, 2021)
• Des feuilles de moutarde moins épicées (Etats-Unis, 2023)
• Pomme de terre contenant moins d'acrylamide après cuisson (Belgique et Allemagne, 2024)

Environnement

L'édition de gènes peut contribuer à réduire l'impact de l'agriculture sur l'environnement. Des cultures expérimentales modifiées ont été créées pour fixer l'azote de l'atmosphère, réduisant ainsi potentiellement le besoin d'engrais nocifs pour l'environnement.

En 2017, le génome d'une variété de riz a été modifié pour améliorer sa capacité d'absorption de l'azote.

Dans le réseau de laboratoires du PEPR Sélection Végétale Avancée :

L'équipe Design, Ingénierie, Compartimentation du Métabolisme des Lipides (INRAE, AgroParisTech) a développé des plantes de caméline dont la floraison est précoce et le port buissonnant. En interculture, ces lignées permettraient de réduire l'utilisation d'herbicides.

Durée de conservation des aliments

L'édition de gènes peut être utilisée pour éviter le gaspillage alimentaire en modifiant diverses caractéristiques des aliments. Par exemple, la durée de conservation peut être prolongée en retardant le mûrissement des légumes ou en évitant des conditions indésirables pour le consommateur, telles que la décoloration des aliments due à l'oxydation.

Exemples de ce type d'aliments génétiquement modifiés sur le marché :

• Pomme de terre ne brunissant pas une fois coupée (Argentine, 2018)
• Banane plus durable (Philippines, 2023)