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Les OGMs sont-ils une rupture technologique de l’agriculture ?

C’est un sujet qui est régulièrement asséné par toute la galaxie militante écologiste et souvent relayé complaisamment par des figures de la droite politique : Les OGMs seraient une véritable rupture technologique de l’agriculture traditionnelle du même ordre que pourrait l’être l’avènement d’un cyborg pour l’humain. Elle amènerait son lot de chimères et de prochains « désordres génétiques et sanitaires d’apprentis sorciers » face aux équilibres naturels que Mère Nature a donné pour développer notre agriculture jusque-là responsable.

Elle vient en réalité d’une profonde méconnaissance scientifique sur les manières d’obtenir ces dits « OGMs », et à fortiori sur le savoir historique et la science d’amélioration des plantes.

Les débuts de l’amélioration génétique des plantes dès le Néolithique

La domestication des plantes a commencé au début du Néolithique il y a plus de 10 000 ans, lors du passage de l’Homme de l’état nomade à l’état sédentaire. Il commence déjà une forme de sélection naturelle des graines à semer dont les agriculteurs avaient besoin.

Au moment de la récolte, ou du semis, des plantes sont favorisées du fait de leurs caractères facilitant la récolte et maximisant celle-ci en une seule fois (homogénéité de maturation) ainsi que par la forme nue des graines de céréales. C’est une succession de cycles de semis et de récoltes pendant des milliers de générations qui a retenu les mutations conduisant aux types de plantes actuellement cultivées. Ce processus correspond à une forme de sélection récurrente par le phénotype (sélection massale).

C’est ce qui a permis par exemple de passer du maïs sauvage (tiges nombreuses/ramifiées, nombreux petits épis, rachis désarticulé à maturité, grain protégé par une capsule) au maïs cultivé (tige unique non ramifiée, un ou deux gros épis, rachis soudé/condensé, grain nu).

blé sauvageblé cultivé

Autre exemple : le blé sauvage (droite) et le blé cultivé aujourd’hui (gauche)

Alors qu’on accuse souvent aujourd’hui le généticien biotechnologiste de fabriquer des plantes « contraires à l’ordre naturel » et de contribuer à diminuer la diversité des espèces végétales, la perte de diversité a été bien plus conséquente lors de la domestication.

On estime la perte de diversité génétique de la domestication du maïs de l’ordre de 30%, cela monte à 80% pour le blé. Cependant, il faut remarquer qu’il y a surtout eu des éliminations de caractères défavorables pour la culture et l’utilisation de ses plantes par l’Homme. Il y a aussi eu des fixations d’autres caractères favorables (apparus pour certains par des mutations naturelles) qui auraient pu être rapidement éliminés de façon naturelle sans l’Homme.

L’homogénéisation des populations (génotypes) végétales a continué durant des siècles. Par exemple au temps de Charlemagne on trouvait des capitulaires recommandant aux agriculteurs de renouveler leurs semences et les acheter au marché.

Ce n’est qu’au XIXème siècle, celui du boom scientifique avec les travaux de Louis Lévêque de Vilmorin qu’est apparue la sélection intra population. Il avait établi que pour un caractère complexe (ex : le rendement en grain), la valeur de la descendance d’une plante renseignait sur sa valeur génétique, la base de la sélection dite généalogique.

Cette nouvelle application a entraîné un nouveau rétrécissement de la variabilité génétique interne de chaque variété. Cela a créé des lignées pures dans les cas des plantes autogames (ex : blé, orge, avoine), s’autofécondant naturellement et en variétés hybrides ou synthétiques dans le cas des allogames (maïs, betterave, graines fourragères) pour éviter la perte de vigueur des lignées en régime de consanguinité. On retrouve également des hybrides chez les autogames car c’est le moyen le plus rapide pour réunir dans un génotype (ex : taille du grain) les allèles dominants favorables (gros gains, fort rendement, etc..) dispersés par deux parents.

Toutes ces variétés végétales sont alors devenues beaucoup plus homogènes, reproductibles et avec des caractères bien définis. En moins d’un siècle, on est passé de variétés de populations hétérogènes à des variétés génétiquement homogènes, réduites à un génotype (lignées pures, hybrides simples).

C’est la recherche de performances maximales dans un milieu donné qui a conduit à favoriser des populations à la génétique étroite. Pour avoir des caractères agronomiques les plus performants il faut des variétés réduites à un génotype, bien adaptées à des conditions de culture et d’utilisation. Elle est à l’origine des progrès de rendement observés de 1950 à 1990. On estime que l’amélioration génétique du blé et du maïs ont contribué à leurs progrès agronomiques respectivement de l’ordre de 30 % et 70 %. Cette homogénéisation génétique des variétés était nécessaire pour la mécanisation de la culture (optimisation des procédés de production et opérations culturales) et pour le consommateur (produits de meilleure qualité).

Évidemment, dans le cas d’une recherche de stabilité de la production dans des conditions variées et variables, un peuplement avec une hétérogénéité génétique contrôlée sera favorisée.

Ces progrès réalisés sont dus à l’utilisation de gènes à effets forts qui peuvent changer complètement une culture et son intérêt, aussi bien pour l’agriculteur, l’industriel ou le consommateur. Par exemple, l’introduction du caractère de monogermie (semence à une seule graine) chez la betterave a permis la mécanisation de sa culture et l’a sauvé indirectement de la disparition (étant sinon trop coûteuse en main-d’oeuvre).

Ces gènes à effets forts ont été introduits par rétrocroisement ou hybridation suivi de sélection. Ces deux méthodes sont assez longues à obtenir des résultats (5 ans).

À côté de l’utilisation de gènes majeurs (à effets forts), il y a eu aussi une amélioration quantitative résultant de l’exploitation de la variabilité génétique due à un grand nombre de gènes. En effet, le rendement, la qualité et l’adaptation de la plante au milieu, sont sous la dépendance de facteurs génétiques multiples. C’est d’ailleurs ce grand nombre de gènes qui explique la continuité de l’amélioration génétique jusqu’à nos jours. Encore aujourd’hui, il n’est pas possible de réunir tous les allèles favorables dans une même variété en un seul cycle de sélection et de création variétale.

Toutes ces techniques jusqu’il y a plusieurs dizaines d’années relevait strictement de la sélection phénotypique : concentrer de façon statistique la maximum d’allèles favorables dans une variété.

Cependant de nouvelles techniques récentes peuvent permettre de mieux exploiter la variabilité génétique disponible au niveau intra- et inter-espèces, voire même de créer une nouvelle variabilité génétique.

L’amélioration génétique des plantes aujourd’hui

Un cycle de sélection génétique peut être long et il n’est pas facile de répondre à un nouveau problème (nouveau parasite, adaptation des plantes à consommer moins d’eau et d’azote, etc..). Pour des caractères quantitatifs (rendements par exemple), influencés par le milieu et du fait de la faible héritabilité de ces caractères, il y a alors une mauvaise utilisation de la variabilité génétique.

De plus la variabilité génétique elle-même, à l’intérieur d’une espèce, peut être limitante. Par exemple chez de nombreuses plantes, il n’existe pas de variabilité génétique pour la résistance aux insectes.

Même si j’en ai déjà parlé un peu dans un article précédent, je vais revenir sur les principales nouvelles techniques de génie génétique végétale :

  • Mutagénèse : Elle permet d’induire des modifications dans la succession des nucléotides (A-T-C-G) de l’ADN. La conséquence de ces mutations est la production par les cellules concernées de protéines différentes de celles normalement produites, permettant l’expression de caractères différents. Elle peut être aléatoire en la provoquant par des substances chimiques, des rayons UVs ou la radioactivité (passe ensuite une phase de sélection).
  • Édition génomique : La mutagénèse peut être aussi dirigée aujourd’hui grâce aux derniers progrès de la biologie moléculaire (par exemple l’outil Crisp-Cas9).
  • Transgénèse : Une technique qui permet le transfert d’un gène isolé du génome d’une espèce A dans le génome d’une espèce B.
  • Forçage génétique : Un ensemble de techniques récentes qui consiste à associer au gène d’intérêt de A inséré dans B un système moléculaire qui favorise sa duplication dans le génome de B. Cela augmente ainsi la chance de transmission à la descendance.

Contrairement au sabir écologiste, il existe des mutagénèses spontanées et naturelles dans la nature (liées en particulier aux rayons cosmiques et UVs). Chez les plantes à reproduction sexuée, la mutagénèse spontanée est à l’origine d’une part importante de la variabilité génétique utilisée par le sélectionneur (par exemple chez la pomme et le chou-fleur).

chou violetchou orangechou romanescopomme elstarpomme valstar

Tous issus de mutagénèses naturelles spontanées : le chou violet, chou orange et le fameux chou romanesco ; pomme elstar et pomme valstar

La mutagénèse est un moyen de créer une nouvelle variabilité génétique. Cela est particulièrement important lorsque la variabilité facilement disponible à l’intérieur d’une espèce est insuffisante. Elle est intéressante pour des caractères à hérédité assez simple et pour des gènes majeurs, peu affectés par le milieu.

Selon l’IAEA (International Atomic Energy Agency) en 2012, environ 3220 variétés de plantes obtenues par mutagénèse « artificielle » sont commercialisées dans le monde : Plantes de grande culture (ex: culture du pois en Pologne), plantes légumières (ex : laitues japonaises Evergreen résistantes à la chaleur), plantes fruitières (en dehors du pamplemousse, pommes Belrene et Courtavelen en France, Autriche, Canada…) et même des plantes ornementales (Weigelia, Forsythia).

Quant à la transgénèse, elle ne fait qu’exploiter le fait que tous les êtres vivants ont la même machinerie de lecture de gènes. De la bactérie à l’éléphant, tous les organismes vivants ont le même équipement pour lire tout gène : le code génétique est universel.

De nombreux gènes restent communs à différents organismes malgré l’évolution. De nombreuses fonctions à la base de la vie sont régulées par les mêmes gènes quelles que soient l’espèce. Exemple : le cycle de Krebs, lié à la respiration, est pratiquement commun à toutes les espèces vivantes, les gènes impliqués étant les mêmes partout).

Environ 30% des gènes de levure et 60% des gènes de l’oursin se retrouvent chez l’Homme.

Cela conduit alors à relativiser la soi-disant « transgression » des barrières entre espèces. Balayer ces faits relève alors du paralogisme naturaliste (confondre jugement de fait et jugement de valeur).

Il est important de rappeler que les échanges « naturels » de gènes entre espèces, en particulier des bactéries vers les plantes, se sont produits au cours de l’évolution des plantes. Les génomes mitochondriaux (l’usine à énergie de la cellule) et chloroplastiques (siège de l’activité photosynthétique des plantes) ont une origine bactérienne et de nombreux gènes bactériens ont été intégrés dans le génome nucléaire par cette voie. La transgénèse est un phénomène qui se produit naturellement lors de certaines attaques de maladies bactériennes (ex : la galle du collet).

Agrobacterium tumefaciens, la bactérie responsable de la galle du collet, est d’ailleurs utilisée par les généticiens biotechnologistes pour pratiquer leurs transgénèses.

Pour le sélectionneur, la technique de transgénèse présente deux avantages :

  1. Elle est une méthode de transmission très précise. Puisqu’on peut ne transférer que le gène d’intérêt alors que, par les techniques de rétrocroisement plus classique, on transfère en même temps plusieurs dizaines, voire centaines d’autres gènes (et ce, même en faisant appel aux marqueurs moléculaires, autre nouvel outil).
  2. Elle peut être une nouvelle source de variabilité génétique. Exemples : Introduire un gène de résistance aux insectes que la variété n’a pas ; modifier la qualité du produit (variabilité insuffisante de qualité au sein de la variété) ; surexprimer certains gènes à caractère quantitatif pour augmenter sa valeur génétique ; faire s’exprimer le gène dans l’organe souhaité, au moment voulu et avec plus d’intensité.

Les premières variétés par transgénèse, dites de première génération, se sont vues introduire essentiellement une résistance aux insectes et une tolérance aux herbicides (ou le cumul des deux). La transgénèse reste encore peu développée, d’autant plus en Europe et en France notamment pour des raisons strictement idéologiques et politiques (nous verrons cela dans un prochain article).
On peut aussi citer le cas de la papaye OGM d’Hawaï dont la résistance au virus a été obtenu par transgénèse.

Il apparaît maintenant une deuxième génération par transgénèse, comprenant des plantes tolérantes au stress hydrique ou demandant moins d’eau et d’azote.

Conclusion

Aujourd’hui, la mutagénèse dirigée et la transgénèse ciblée permettent de réaliser plus rapidement et plus précisément ce que le sélectionneur a fait ou voulu faire depuis longtemps : Réunir dans un même génotype des allèles favorables venant de l’espèce améliorée ou d’espèces plus ou moins éloignées.

Je finirais en citant le Dr Marc Van Montagu, le créateur du premier OGM :

« Tout ce que les humains ont mangé au cours des siècles a été génétiquement changé par l’intervention de l’homme. L’humanité a sélectionné les plantes et par là même les a transformées génétiquement depuis que l’agriculture existe. Les techniques actuelles pour modifier les plantes sont simplement des méthodes nouvelles de haute précision pour faire la même chose. Il me semble qu’une grande part de la résistance aux aliments génétiquement modifiés n’est pas fondée sur la science, mais se situe au niveau idéologique et politique, basée sur les peurs de ”groupes de nantis” et d’un ”colonialisme occidental”.

Une ironie à noter : l’extrême opposition aux modifications génétiques a conduit à l’hyper règlementation des cultures génétiquement modifiées, ce qui a fait augmenter le coût de leur mise sur le marché. Maintenant, seules les entreprises multinationales et les grandes entités de recherche ont les moyens de respecter les réglementations. Les entreprises plus petites des pays en développement sont en fin de compte beaucoup plus pénalisées que les grands conglomérats. »