« Prépare-toi, il va faire chaud » : vacciner les plantes, la révolution à venir dans l'agriculture. A quand une information et de la formation aussi bien des cultivateurs que des consommateurs ?

Publié par Brujitafr sur 27 Avril 2025, 05:55am

Catégories : #ACTUALITES, #NATURE - ECOLOGIE, #ECONOMIE - FINANCE, #POLITIQUE

En livrant directement de l'ARN à la plante, on peut modifier son comportement face à la sécheresse ou d'autres conséquences du changement climatique.

Sauver l'alimentation mondiale ? « C'est l'idée ! » s'amuse Federico Ariel, chercheur en biotechnologie. Cet Argentin de 42 ans travaille depuis quinze ans sur l'utilisation de l'ARN non codant dans le développement des plantes. Avec son équipe du Conicet, le Conseil argentin d'investigation scientifique et technique (équivalent du CNRS français), il vient de recevoir une bourse de la part de la Fondation AXA afin de développer un projet permettant de limiter le stress des plantes face à la sécheresse et autres conséquences du changement climatique. Une technique prometteuse qui ambitionne d'assurer la sécurité alimentaire dans les décennies à venir. Rien de moins !

" Prépare-toi, il va faire chaud " : vacciner les plantes, la révolution à venir dans l'agriculture

Et si, au lieu de laisser les plantes subir les effets du changement climatique, on les prévenait en amont en les vaccinant contre la sécheresse ? Une innovation venue d'Argentine, à base d'ARN non

https://www.lesechos.fr/idees-debats/sciences-prospective/prepare-toi-il-va-faire-chaud-vacciner-les-plantes-la-revolution-a-venir-dans-lagriculture-2161947

Agriculture de demain : des chercheurs envisagent de vacciner les plantes

Dans un monde où la population continue sa croissance effrénée et en perpétuel changement, le besoin de produire suffisamment de nourriture pour tous devient plus urgent que jamais. Les pesticides ont bien sûr joué un rôle significatif dans la production agricole de masse. Toutefois, ces produits phytosanitaires ne sont pas exempts de défauts. En plus de leurs effets néfastes de plus en plus reconnus sur la santé humaine, mais aussi sur la faune, il existe aussi un risque important que les ravageurs et maladies évoluent pour leur résister, ce qui menace le développement d’une agriculture durable et résiliente. Des chercheurs suisses évoquent une solution : vacciner les plantes pour assurer l’approvisionnement et la sécurité alimentaire de demain.

Vacciner les plantes : une approche qui n’est pas nouvelle

Pour surmonter les défis que rencontrera l’agriculture de demain, les scientifiques évoquent dans la revue Frontiers in Science le potentiel peu exploité jusqu’ici de la résistance induite. Œuvrant comme une véritable vaccination pour les plantes, elle déclenche délibérément leur système immunitaire, de sorte qu’elle peut ensuite mieux réagir face à toute forme de stress. Cette approche renforce les capacités existantes de la plante et lui confère une protection plus durable et à plus large spectre pour se défendre à la fois contre plusieurs pathogènes et ravageurs, et non plus seulement un seul.

« Bien que la résistance induite ait été étudiée pendant des décennies, son exploitation dans la protection des cultures n’a commencé à prendre de l’ampleur que récemment », affirme la professeure Brigitte Mauch-Mani de l’Université de Neuchâtel, aussi auteure principale de ces recherches. « Nous plaidons en faveur d’une approche holistique de la protection des cultures qui combine plusieurs stratégies pour offrir des solutions sur mesure. »

Différents types de résistance induite

La résistance induite peut prendre diverses formes. Par exemple, elle peut permettre aux plantes de libérer des composés qui attirent les prédateurs des herbivores nuisibles qui s’attaquent à elles. Cependant, une autre forme la plus répandue fonctionne ainsi : lorsqu’une plante subit un stress, elle active faiblement ses mécanismes de défense qui s’engagent ensuite plus pleinement lorsqu’elle fait face à une nouvelle attaque. Cet amorçage est si durable que ces mécanismes défensifs peuvent parfois se transmettre à la génération suivante, un processus connu sous le nom d’amorçage immunitaire transgénérationnel.

De multiples avantages pour les plantes… et les humains

Le premier avantage qui vient à l’esprit est évidemment que cela permettrait de réduire considérablement notre dépendance aux pesticides, puis dans un second temps de diminuer la tendance des ravageurs à y développer une résistance. Toutefois, la résistance induite est surtout plus rapide que la sélection traditionnelle, offrant un moyen plus rapide de s’adapter aux conditions climatiques changeantes (sources de stress abiotique [froid, sécheresse, chaleur…]), et ce, sur plusieurs générations de plantes.

« Nous pourrions utiliser la résistance induite pour réduire les pesticides au strict minimum et rendre l’agriculture plus durable. Nous pourrions également assurer une protection des cultures beaucoup plus durable, une fois que nous comprendrons mieux les mécanismes épigénétiques qui transmettent l’amorçage de défense à une nouvelle génération », affirment ainsi les chercheurs.

Une fois mise en œuvre, la résistance induite pourrait faire plus que simplement repousser les ravageurs. Certains des composés de défense que les végétaux produisent en réponse à la résistance induite sont en effet liés à des bienfaits pour la santé ou à une nutrition de meilleure qualité, ce qui signifie que les gens pourraient non seulement éviter les pesticides, mais aussi manger des aliments plus sains.

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L’étude soulève des bénéfices tels que la tolérance aux stress abiotiques, une protection face à un large éventail de maladies et d’insectes nuisibles qui développent aussi ainsi moins de résistances aux pesticides ou encore une défense améliorée grâce à des microbes bénéfiques. Crédits : Brigitte Mauch-Mani et coll. Frontiers in Science, 2024

La résistance induite : une stratégie insuffisante à elle seule pour les plantes

Malgré ces promesses, la résistance induite n’offre pas une protection complète à elle seule. Elle doit être soigneusement calibrée et combinée à d’autres stratégies pour que les plantes restent résilientes face à de multiples menaces et ne détournent pas trop de ressources de leur croissance. L’article suggère donc que combiner la résistance induite avec la gestion intégrée des ravageurs, en utilisant notamment leurs ennemis naturels, pourrait réduire significativement l’utilisation de pesticides et rendre les pratiques agricoles plus durables.

En outre, cette méthode rencontre un obstacle de taille. Pour que cette méthode devienne une option viable pour les agriculteurs et les scientifiques alimentaires, plus de recherches seront nécessaires pour mieux comprendre son fonctionnement dans des conditions réelles, en dehors des environnements contrôlés, et sur le développement de méthodes pouvant être mises à l’échelle pour des essais sur le terrain et une agriculture à grande échelle.

Un appel aux politiques

Les chercheurs appellent aussi à un soutien législatif pour établir des normes de qualité qui protégeraient à la fois les producteurs et les consommateurs. « Nous croyons fermement que la recherche fondamentale sur la résistance induite sera cruciale pour la transition vers une véritable sécurité alimentaire durable », estime Brigitte Mauch-Mani.

Néanmoins, la chercheuse insiste sur la nécessité d’améliorer la communication entre les chercheurs, les décideurs politiques et les acteurs de l’industrie pour transformer les découvertes scientifiques en solutions pratiques. « Comme la biologie qui la sous-tend, l’exploitation réussie de la résistance induite repose sur un effort multifacette », conclut-elle.

Retrouvez l’étude en question sur ce lien.

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Les biotechnologies d’alimentation et la protection des plantes : nouvelle trajectoire d’innovations ?

Au cours des 50 dernières années, la protection des cultures a principalement reposé sur des formulations chimiques et des variétés ou hybrides résistants, mais leur utilisation entraîne des problèmes de santé et d’environnement, ainsi qu’une résistance des agents pathogènes à bon nombre d’entre elles. Dans l’agriculture moderne, la biotechnologie est utilisée pour exploiter les moyens naturels de défense des plantes, tels que l’activation des protéines de défense et des molécules d’amorce. La combinaison des biotechnologies et des nanotechnologies montre qu’il est possible de réduire, voire d’éviter l’utilisation de produits chimiques et d’obtenir une production saine et de qualité, sans risques pour l’environnement et les consommateurs. Mais, l’agriculture biologique ne représente aujourd’hui qu’une petite partie de la production agricole totale.

Les produits chimiques, malgré les contrôles scrupuleux auxquels ils sont soumis avant d’être autorisés sur le marché, outre les avantages qu’ils procurent par leur utilisation, présentent de nombreux inconvénients importants tels que les résidus chimiques dans les aliments et l’environnement, les problèmes pour la santé du consommateur, la toxicité dans les cultures. Par ailleurs, au fil du temps, certaines substances actives ont été soupçonnées de provoquer la cancérogénèse, des maladies cardiologiques, dermatologiques, respiratoires et hématologiques, ainsi que des problèmes de fécondation et de développement embryonnaire. En outre, ces dernières années, il a été démontré que les insecticides chimiques, tels que les néonicotinoïdes, contribuent grandement au déclin brutal de la population des pollinisateurs, en particulier des abeilles, et enfin, l’utilisation continue et souvent indiscriminée de préparations chimiques entraîne une accoutumance des micro-organismes pathogènes à leur substance active. Ce phénomène conduit à un affaiblissement de l’efficacité des insecticides chimiques et au développement de souches de parasites résistantes ; ce qui les rend encore plus difficiles à contrôler. D’un autre côté, l’utilisation d’engrais chimiques impacte la nature du sol et contamine la nappe phréatique dans de nombreuses régions agricoles du monde.

Tout ceci a amené les organismes de réglementation de nombreux pays à imposer des mesures de restriction strictes sur l’utilisation et la production de pesticides et d’engrais chimiques et ont obligé de nombreuses multinationales de pesticides à les retirer du marché. Les produits chimiques retirés représentent plus des deux tiers des produits chimiques utilisés jusqu’à présent par les producteurs ; ce qui a créé un grand vide dans l’arsenal des moyens phytosanitaires et fertilisants employés par les producteurs. La question des alternatives se pose donc avec insistance…

Renforcer la défense naturelle des plantes

Il est bien connu que les plantes font partie des organismes vivants les plus anciens ayant évolué sur terre. L’une des principales raisons de leur évolution est leur capacité à se défendre contre les attaques qui les menacent.

Au cours des cent dernières années, la recherche agronomique a fait de grands progrès dans la compréhension des mécanismes de défense des plantes et des stratégies de défense que les plantes développent par elles-mêmes pour faire face aux stress abiotiques et biotiques.

En général, les plantes se défendent par des mécanismes physiques et chimiques. Les défenses physiques comprennent une écorce plus épaisse, des épines, des feuilles en forme d’aiguilles avec des cristaux d’oxalate de calcium, une sève laiteuse, de la gomme, des colles, etc. La défense chimique est la stratégie la plus diversifiée que les plantes utilisent pour lutter contre les ravageurs grâce aux composés chimiques appelés phytoalexines. Ces substances comprennent les terpènes, les flavonoïdes, la nicotine, la cocaïne, la caféine, les anthocyanes et bien d’autres, et agissent sur de nombreuses fonctions biologiques des plantes ainsi que sur divers micro-organismes. Un autre groupe de défenses chimiques est constitué d’enzymes spécifiques, appelées protéines de défense (DP) ou protéines liées à la pathogenèse (PR). Ces protéines comprennent la chitinase, le chitosane, la glucanase, la peroxydase, la protéinase, etc.

La plupart des plantes synthétisent elles-mêmes des protéines de défense et leur réaction de défense est maintenue à un faible niveau jusqu’à ce qu’elles soient attaquées par un pathogène ou un parasite. Le mécanisme de défense est alors mobilisé et la plante inhibe d’autres fonctions et utilise une grande partie de son énergie dans la production de protéines de défense pour contrer l’attaque.

Depuis des milliers d’années, les plantes font face à diverses attaques de micro-organismes, d’insectes et d’agents abiotiques. Mais, dans les cultures productivistes, les agents pathogènes peuvent détruire une grande partie de la récolte avant que les plantes n’aient pleinement mobilisé leurs mécanismes de défense.

La science biotechnologique, après études et expérimentations minutieuses, a pu identifier avec une grande précision les protéines de défense et les molécules qui activent les défenses des plantes. Aujourd’hui, suite aux interdictions et aux restrictions d’usage des pesticides et des engrais chimiques, l’utilisation de molécules stimulant la défense des plantes (éliciteurs) dans le cadre des programmes de gestion intégrée (PGI) suscite un grand intérêt.

Pour que les plantes puissent renforcer leurs défenses et atteindre une production maximale, elles doivent disposer de tous les nutriments nécessaires à leur croissance sans entrave.

La photosynthèse est la façon dont les plantes, grâce à la lumière du soleil et à l’absorption du dioxyde de carbone de l’atmosphère, produisent des sucres qui sont utilisés pour produire de l’énergie et d’autres composés chimiques nécessaires à leur croissance. L’augmentation de la photosynthèse est donc un facteur clé de la santé des plantes. Un autre facteur important pour la croissance saine des plantes est le sol dans lequel leur système racinaire se développe et les micro-organismes bénéfiques qui y sont endémiques. Par conséquent, la photosynthèse et la qualité du sol sont considérées prioritairement lors de la mise en œuvre de programmes visant à améliorer la défense des plantes par des moyens naturels.

Les biotechnologies appelées à la rescousse

Aux États-Unis, des entreprises de biotechnologie s’occupent de nutrition végétale et de protection biologique des plantes depuis 1980. Ces dernières années, après de nombreuses recherches, elles ont identifié la structure des protéines de défense et des molécules initiatrices de la défense des plantes pour développer des processus qui activent directement les éliciteurs, chargés de transmettre aux cellules saines le signal d’initiation des mécanismes de résistance systémique acquise (SAR) et de défense systémique induite (ISR) de la plante. Ces produits sont des biostimulants d’origine végétale et contiennent, entre autres nutriments, des acides alpha-cétoniques, qui aident à maintenir l’énergie de la plante, pendant l’attaque, au niveau le plus élevé possible.

En Australie, une entreprise spécialisée dans la nutrition des plantes et la régénération des sols, après des années de recherche et d’expérimentation, a démontré la contribution des flavonoïdes dans le métabolisme des plantes et a mis au point un produit unique à base de flavonoïdes activés. Ce produit améliore le métabolisme et incite la plante à accélère la photosynthèse : plus de dioxyde de carbone est capturé, plus d’hydrates de carbone sont produits. L’excès d’hydrates de carbone assure, d’une part, plus d’énergie à la plante par la respiration cellulaire et, d’autre part, la possibilité de sécréter des hydrates de carbone et des flavonoïdes par les racines dans le sol ; ce qui apporte plus de nourriture aux micro-organismes bénéfiques et aux mycorhizes, dont l’activité contribue à une meilleure nutrition des plantes et, en même temps, à la régénération du sol.

La stimulation de la photosynthèse entraîne une augmentation de la teneur en sucre des feuilles, de sorte que les insectes évitent de s’en nourrir en raison de l’indigestion causée par la teneur élevée en sucre ; le Brix élevé empêche aussi le développement de champignons. Cette entreprise a récemment reçu un prix des Nations unies pour l’efficacité de son produit à base de flavonoïdes activés dans la régénération des sols et la réduction de l’empreinte carbone.

Toujours aux États-Unis, une entreprise pionnière en matière de nanotechnologie fabrique de produits contenant des nanoparticules de silicium de moins de 10 nm, sur lesquelles sont chargées les substances actives des produits phytopharmaceutiques intersystémiques, des biostimulants, des herbicides ou des engrais qui, par le mécanisme de l’endocytose, pénètrent à l’intérieur des cellules. Il est ainsi possible de réduire la quantité de produits chimiques utilisés, tout en augmentant leur efficacité de 30 à 60%.

L’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a accordé à une société américaine de biotechnologie une licence pour l’utilisation de son produit, qui n’est pas basé sur un ingrédient chimique actif, mais sur l’utilisation d’une technologie innovante d’ARNdb (ARN double brin), qui peut arrêter la production de protéines spécifiques nécessaires à la fonction de l’insecte ou du pathogène et qui convient à la lutte contre le charançon satellite de la pomme de terre. Cette technologie fournira à l’avenir des produits pour lutter contre divers acariens, le varroa des abeilles, les lépidoptères, l’oïdium, le fusarium, etc.

Aujourd’hui, de nombreuses multinationales, voire de plus petites entreprises de produits chimiques et d’engrais, se tournent vers les biotechnologies et les nanotechnologies pour combler le vide laissé par le retrait de nombreux intrants actifs, que beaucoup d’entre elles produisaient jusqu’à présent.

En bref, la recherche actuelle vise à réduire l’utilisation de pesticides et d’engrais chimiques et à les remplacer par des processus respectueux de l’environnement, de l’producteur et du consommateur, et qui contribuent également à la régénération des sols et réduisent l’empreinte carbone. Pour ce faire, des programmes de gestion intégrée (IPM) sont mis en œuvre montrant qu’avec l’utilisation de biotechnologiques spécifiques et des autres biostimulants, l’utilisation de produits phytosanitaires chimiques peut être réduite ou complètement évitée et, en même temps, avoir des cultures plus… « naturelles » avec un rendement plus important et de meilleure qualité sans risque pour les consommateurs et l’environnement.

La consolidation de la nouvelle trajectoire d’innovations dans la protection des plantes est indissociable de l’information et de la formation aussi bien des cultivateurs que des consommateurs et des distributeurs de produits phytosanitaires. En particulier, les agriculteurs seront appelés, espérons-le dans un proche avenir, à modifier leurs pratiques actuelles de protection des plantes et de nutrition de leurs cultures.

A propos des auteur.e.s

Georges Daskas est agronome, Msd Geogreen AgroSolutions, spécialisé dans le domaine du conseil en protection des plantes dans de nombreuses entreprises agricoles, avec 30 ans d’expérience en protection des plantes et en utilisation de pesticides et d’engrais.

Georgia Ouzounidou est docteur en biologie et directrice de recherche à l’Institut de technologie des produits agricoles de l’Organisation agricole hellénique. Elle spécialiste en physiologie végétale, physiologie pré et post récolte des fruits et légumes, biologie végétale environnementale, biochimie, bioénergie de la photosynthèse et biotechnologie.

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