L’outil CRISPR-cas9 : un espoir pour sauver les bananes ?

La course à l’ingénierie génétique de la banane de nouvelle génération est lancée. Le gouvernement colombien a confirmé le mois dernier qu’un champignon destructeur de bananes avait envahi les Amériques – la source d’une grande partie de l’approvisionnement mondial en bananes. L’invasion a provoqué une nouvelle urgence aux efforts pour créer des fruits qui peuvent résister au fléau.

Les scientifiques utilisent plusieurs approches expérimentales pour sauver la banane. Une équipe australienne a inséré un gène de résistance de bananier sauvage dans la variété commerciale la plus connue – la Cavendish – et teste actuellement ces bananes modifiées au cours d’essais sur le terrain. Les chercheurs se tournent également vers le puissant et précis outil d’édition de gènes CRISPR pour renforcer la résilience de la Cavendish contre ce champignon, connu sous le nom de Fusarium wilt tropical race 4 (TR4) et provoquant la mort des bananiers, maladie initialement appelée maladie de Panama.

La reproduction de la résistance au TR4 dans le Cavendish en utilisant des méthodes conventionnelles (sélection d’hybrides) n’est pas possible car la variété est stérile et se propage par clonage. Ainsi, la seule façon de sauver la Cavendish pourrait être de modifier son génome, explique Randy Ploetz, phytopathologiste à l’Université de Floride à Homestead. La variété Cavendish représente 99% des exportations mondiales de bananes.

James Dale, biotechnologue à l’Université de technologie du Queensland à Brisbane, en Australie, a commencé à recevoir des demandes de renseignements sur ses bananes génétiquement modifiées (GM) en juillet, alors que les premières rumeurs montraient que TR4 avait atteint la Colombie. Ensuite, la Colombie a déclaré une urgence nationale, affirme Dale, « car la menace est immense. »

Une alternative séduisante

Ce n’est pas la première fois qu’une variété de banane commerciale est menacée d’extinction. Dans la première moitié des années 1900, une autre souche du champignon Fusarium appelée TR1 a presque anéanti la meilleure banane de l’époque, la Gros Michel. Mais les agriculteurs avaient un renfort dans la Cavendish, qui était résistante au TR1, assez ferme pour résister à la manipulation pendant l’exportation et avait une texture et un goût largement acceptables. Dans les années 1960, de grands producteurs de bananes comme Chiquita, maintenant basés à Fort Lauderdale, en Floride, se tournaient vers la Cavendish.

Cette fois-ci il n’y a pas d’alternative facile. Rodomiro Ortiz, généticien des plantes à l’Université suédoise des sciences agricoles d’Alnarp, dit qu’aucune espèce de bananier naturelle n’a les qualités qui ont rendu la Cavendish si populaire et la capacité de résister au TR4.

Et le champignon est un adversaire coriace. Il ne peut pas être tué avec des fongicides, et il peut persister dans le sol sous forme de spores jusqu’à 30 ans. Cela a permis au TR4 de se répandre lentement dans le monde, probablement en faisant de l’auto-stop sur du matériel contaminé ou dans le sol. La souche a commencé à détruire les cultures de bananes dans les années 1990 en Asie avant d’envahir l’Australie et les pays du Moyen-Orient et de l’Afrique. Maintenant, TR4 est dans les Amériques, et les chercheurs disent que la Cavendish pourrait s’éteindre complètement au cours des prochaines décennies à moins qu’ils ne puissent modifier cette variété pour la rendre résistante au champignon.

L’équipe de Dale s’est concentrée sur la modification des plantes de Cavendish en insérant un gène de la banane sauvage Musa acuminate malaccensis qui confère une résistance au TR4. Après avoir publié des résultats prometteurs en 2017 à partir d’un petit essai sur le terrain, Dale a commencé une étude plus vaste il y a 15 mois. Dale et ses collègues ont planté des Cavendish transgéniques sur un demi-hectare de terrain infesté de TR4 dans le nord de l’Australie. Les bananes transgéniques se portent bien, dit Dale, tandis qu’environ un tiers des bananes régulières qu’il a plantées à des fins de comparaison sont infectées par le champignon.

Il prévoit de demander aux régulateurs australiens l’autorisation de commercialiser cette banane transgénique Cavendish après la fin de l’étude en 2021. Mais il est impossible de prédire si les autorités donneront leur feu vert, ni combien de temps pourrait durer la procédure d’approbation.

Même si la banane transgénique de Dale obtient l’approbation, la commercialisation pourrait être un problème. Les cultures génétiquement modifiées ont longtemps été confrontées à des pressions publiques dans le monde entier, en particulier en Europe. «Dale possède maintenant d’excellentes bananes qui semblent presque immunisées contre le TR4», explique Ploetz. « Mais la question de savoir si les consommateurs achèteront ce produits est un autre problème. »

Transformer des bananes avec CRISPR

Dans une tentative de rendre les bananes biotechnologiques plus agréables au goût pour les régulateurs, Dale édite également le génome de Cavendish avec CRISPR pour augmenter sa résilience au TR4, au lieu d’insérer des gènes étrangers. Plus précisément, il essaie d’activer un gène dormant dans la Cavendish qui confère une résistance à TR4 – le même gène qu’il a identifié chez M. acuminate var malaccensis. Mais le travail en est encore à ses débuts. « Il faudra encore quelques années avant que ceux-ci ne soient mis sur le terrain pour des essais« , explique Dale.

D’autres chercheurs utilisent CRISPR pour renforcer les défenses de la Cavendish de différentes manières. Leena Tripathi, biologiste moléculaire à l’Institut international d’agriculture tropicale de Nairobi, au Kenya, utilise l’outil d’édition de gènes pour supprimer les gènes Cavendish qui semblent rendre la plante vulnérable au TR4. Jusqu’à présent, elle n’a édité que du tissu Cavendish en laboratoire. La prochaine étape consistera à faire pousser les tissus en jeunes plants (illustration), puis à voir si les plantes survivent à l’exposition au TR4. Des chercheurs philippins ont proposé d’aider à tester la Cavendish édité par Tripathi dans leur pays; TR4 y est présent, mais pas au Kenya.

Enfin une start-up biotechnologique, Tropic Biosciences à Norwich, au Royaume-Uni, essaie d’utiliser CRISPR pour renforcer le système immunitaire de la Cavendish. Toutes les plantes produisent des petits brins d’ARN qui contrôlent l’activité de certains de leurs propres gènes. Et des études récentes suggèrent que certains de ces brins d’ARN peuvent parfois supprimer les gènes des agents pathogènes, paralysant ainsi les envahisseurs. Il s’agit d’un processus naturel d’interférence ARN. La société de biotechnologie utilise CRISPR pour modifier les brins d’ARN dans la Cavendish afin qu’ils réduisent au silence les gènes dans TR4.

Mais on ne sait pas comment les régulateurs du monde entier accueilleront les bananes modifiées par génie génétique. En 2016, le département américain de l’Agriculture a décidé de ne pas réglementer un champignon de consommation courante dont le génome a été édité à l’aide de CRISPR, suggérant qu’il pourrait traiter les bananes éditées de manière similaire. De surcroit les gouvernements de Colombie, du Chili, du Brésil, du Japon et d’Israël ont publié des déclarations officielles indiquant qu’ils pourraient également être indulgents avec les cultures éditées par CRISPR. L’Union européenne a toutefois déclaré qu’elle évaluerait les cultures modifiées génétiquement aussi strictement que les autres aliments génétiquement modifiés.

Ortiz soutient les efforts d’ingénierie des chercheurs, mais il met en garde contre le fait de se concentrer uniquement sur une solution biotechnologique au fléau rampant des bananes. Il y a plus d’un millier d’autres types de bananes en dehors de la Cavendish, dit-il. Ils ne produisent pas des rendements aussi élevés que ceux de la Cavendish, peuvent être expédiées facilement et ont à peu près les mêmes propriétés organoleptiques, et Ortiz dit que les entreprises commerciales de bananes pourraient essayer de créer un marché pour ces variétés alternatives. « Nous devons exploiter la diversité disponible« , dit-il, « et avoir une campagne de marketing qui dit que vous pouvez profiter de la banane par d’autres moyens.« 

Inspiré d’un article publié sur le site de l’hebdomadaire scientifique Nature.

Autres liens à propos des régulations : https://www.nature.com/articles/d41586-018-05814-6

https://www.nature.com/news/gene-edited-crispr-mushroom-escapes-us-regulation-1.19754

Relire aussi sur ce blog : https://jacqueshenry.wordpress.com/2017/11/20/un-immense-espoir-pour-sauver-la-banane/

https://jacqueshenry.wordpress.com/2016/01/15/vers-une-disparition-des-bananiers/