La patate douce transgénique (OGM) existe naturellement depuis des millénaires, et on se délecte de ses conséquences !

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Les plantes génétiquement modifiées par l’homme sont décriées par un grand nombre de groupuscules qui dans l’immense majorité des cas ne connaissent strictement rien à la transgénèse végétale et leur combat contre ce que l’on a coutume d’appeler des OGMs n’est motivé que par de pures convictions idéologiques sans aucun fondement scientifique. Bref, je ne vais pas encore une fois dans ce billet faire l’apologie des plantes génétiquement modifiées mais un rappel historique des techniques de transgénèse utilisées lors des premières « manipulations » génétiques qui permirent à des firmes comme Monsanto ou Pioneer de « fabriquer » au laboratoire ces plantes résistantes à un herbicide ou exprimant la toxine Bt est important pour comprendre l’argument développé ici.

La première technique utilisée était l’utilisation d’une bactérie qui provoque des tumeurs chez les plantes. Cette bactérie appelée Agrobacterium tumefacians transfert son pouvoir tumorigène grâce à un petit ADN circulaire qui s’incorpore au génome de la plante pour dicter ou imposer à cette dernière de nouvelles voies métaboliques permettant à la bactérie de vivre confortablement sans détruire la plante tout en formant une tumeur qui ne détruit pas non plus celle-ci. On a même décerné l’appellation d’ingénieur généticien à cette bactérie après cette découverte datant de la fin des années 70. Les biologistes ont tout de suite imaginé qu’en insérant un gène étranger dans cet ADN circulaire bactérien ce gène pourrait avoir de bonnes chances d’être aussi introduit dans le génome de la plante puis être exprimé. Il faut rappeler aussi que l’on disposait alors dans les laboratoires, et cela depuis peu, d’enzymes capables de couper l’ADN en des points précis (enzymes de restriction) et d’autres enzymes (ligases) capables de recoller des morceaux d’ADN entre eux pour pouvoir « insérer » une séquence d’ADN codante dans un ensemble plus complexe. Puis sont venues d’autres techniques plus hasardeuses comme le bombardement par des microparticules de tungstène recouvertes d’ADN ce qui revenait un peu au même principe que celui utilisé par agrobacterium. Ces techniques datent d’une bonne trentaine d’années et ont été couronnées de succès tant dans le domaine de la transgénèse végétale que dans bien d’autres disciplines comme en particulier la production d’insuline ou de vaccins, il ne faut pas l’oublier.

Il est important aussi d’insister sur le fait que la transgénèse végétale à l’aide d’agrobacterium ne fut pas un hasard car les biologistes généticiens ne firent que contourner un phénomène qui se passe dans la nature. C’est justement sur ce point précis que les détracteurs des OGMs doivent avouer publiquement leur ignorance car ce qu’a fait l’expérimentateur en créant de nouvelles plantes exprimant un gène étranger ou sur-exprimant un gène naturellement présent dans leur génome, la bactérie agrobacterium l’a fait à son profit bien avant lui ! Les agro-biologistes s’étaient contenté d’étudier cette bactérie en raison des tumeurs qu’elle provoque chez les plantes mais ils ignoraient qu’un grand nombre de plantes contiennent des gènes spécifiques de cette bactérie qui ne peuvent provenir que d’une transgénèse naturelle même si elles ne présentent aucunes tumeurs visibles. Plus incroyable encore, on vient d’établir sans ambiguité que cette manipulation génétique est présente dans l’une des cultures vivrières les plus répandues dans le monde, la patate douce, sans que jamais personne ne s’en soit soucié. On s’aperçut très rapidement que le tabac ou la linaire (voir photo, Linaire de Pelissier, Wikipedia) possédaient des gènes d’agrobacterium et que ces derniers, transmis à la descendance, avaient contribué à des modifications morphologiques dont ces plantes s’étaient accoutumé. Mais ni la linaire ni le tabac ne sont des aliments …

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Puisqu’il s’agit de patate douce dans ce billet je voudrais communiquer à mes lecteurs gastronomes l’utilisation de la patate douce, si possible à peau violacée, pour faire des chips. Si vous faites l’essai, vous n’achèterez plus jamais de chips de pommes de terre commerciales y compris celles soit-disant fabriquées artisanalement. Il suffit de disposer du petit ustensile de cuisine en plastique muni d’une lame pour couper en rondelles fines les patates et il n’est pas nécessaire de les peler. Inutile non plus d’utiliser des quantités massives d’huile pour la friture, les fines rondelles de patate douce (koumala chez les Papous du Vanuatu) n’absorbent que très peu d’huile et avec de l’huile vierge de coprah c’est encore meilleur !

Revenons donc à nos patates douces. Cette plante est originaire d’Amérique Centrale et du Sud et est cultivée par l’homme pour son alimentation depuis dix mille ans. Jamais personne ne s’est plaint de la présence ni des gènes provenant d’agrobacterium ni des produits de ces gènes puisque l’un d’entre eux code pour un enzyme qui oblige en quelque sorte, comme je le mentionnais plus haut, la plante à fabriquer des métabolites dont elle n’a pas besoin qu’on appelle opines (http://en.wikipedia.org/wiki/Opine) et ces molécules servent originellement de nourriture à la bactérie. Or la bactérie n’est plus présente dans les variétés de patate douce cultivées. Pour le prouver, pas moins de 304 spécimens de variétés diverses de patate douce ont été analysés minutieusement et il est apparu qu’un ancêtre commun, cultivé ou sauvage, on ne sait pas trop, avait acquis ces gènes inutiles et les avait transmis à la descendance. Dans ce cas de transfert de gènes étrangers il s’agit d’un processus initial dit « horizontal » puisque la bactérie incriminée n’a rien à voir avec une plante.

Ce qui ressort de ce travail publié dans les PNAS (voir le lien, accès libre) émanant de l’Université de Ghent (Gand en français) en Belgique en collaboration avec le Centre International de la Patate de Lima et l’Université Agricole de Pékin est que la patate douce a en fait « profité » de cette introduction de gènes d’agrobacterium du point de vue phénotypique dans la mesure où ces gènes sont proportionnellement beaucoup exprimés dans les tubercules que dans d’autres parties de la plante. Pour preuve, les plantes sauvages les plus proches de la patate douce (famille des Ipomées) n’expriment pas ces gènes et n’ont aucune valeur alimentaire !

Belle démonstration de la transgénèse végétale conduisant à une plante « monstrueuse » en comparaison de ses cousines les plus proches, devenue intéressante pour les qualités nutritives de ses racines tout aussi monstrueuses que l’on peut apparenter à ces tumeurs créées par la bactérie chez d’autres plantes, grâce à l’acquisition de ces gènes étrangers. Les opposants aux OGMs n’ont donc plus aucun argument valable dans leur réthorique vide maintenant de tout sens. Agrobacterium est un outil de transgénèse artificiel largement utilisé par les biologistes et cet outil existe dans la nature depuis des dizaines de milliers d’années. Quand on mange une patate douce (j’adore ce mets) on mange une tumeur végétale provoquée accidentellement par les gènes d’une bactérie et c’est délicieux !

Sources :

http://www.pnas.org/content/112/18/5844.full et aussi un article de synthèse sur Agrobacterium : doi: 10.1094/APSnetFeatures-2008-0608

Bientôt de la truffe noire du Kwazulu Natal

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Neuf ans après les premières inoculations de mycélium au pied de ses chênes vert, avec le support du Département de l’Agriculture du KwaZulu Natal, Cameron Anderson a finalement découvert sa première truffe noire, aidé il faut l’avouer par son chien. C’est une première en Afrique du Sud. Anderson a planté une centaine de chênes importés d’Europe avec des racines sur lesquelles la société Mushrush avait inoculé du mycélium de truffe noire en provenance de France. L’Afrique du Sud suit donc la Nouvelle-Zélande et l’Australie qui virent leurs premières truffes noires (ou blanches, l’histoire ne le dit pas) respectivement en 1993 et 1999. Si la truffe noire qu’on trouve surtout en France et également en Espagne se négocie à des prix légèrement inférieurs à ceux de la truffe blanche qu’on trouve essentiellement en Italie, son arôme unique n’est pas détruit par la cuisson contrairement à son homologue blanche. C’est l’un des raisons pour lesquelles la truffe noire a été choisie par les planteurs d’Afrique du Sud. Certes, la truffe noire n’atteint que très rarement les tailles exceptionnelles des truffes blanches – une truffe blanche récoltée près de Pise et pesant 1500 grammes a été acquise par Stanley Ho, le propriétaire d’un casino de Macao, pour 330000 dollars en 2007.

Quand Anderson a trouvé se première truffe au mois d’août dernier (ce serait en février en Europe), un morceau a été envoyé en Italie pour identification génétique et le résultat a confirmé qu’il s’agissait bien d’une Tuber melanosporum, en d’autre termes « truffe du Périgord » car c’est ainsi que les grands chefs cuisiniers l’appellent. La production française de truffe noire est en déclin depuis la fin des années 1930 passant de près de 1000 tonnes à une petite vingtaine de tonnes en 2012. Toutes sortes de raisons ont été évoquées pour expliquer ce déclin depuis la mauvaise maîtrise de la population de sangliers qui ravagent les truffières jusqu’à l’usage de pesticides ou même le changement climatique (selon Wikipedia, mais on n’est pas obligé d’adhérer à cette dernière évocation qui ne fait l’objet d’aucune référence). C’est surtout le mauvais entretien des truffières qui explique le déclin de la production de truffes noires françaises … Difficile de comprendre qu’aucun effort ne soit consenti dans ce sens alors que le prix des truffes noires reste relativement stable à 1500 euros le kg.

Source et illustration : Business Day Live, South Africa et http://mushrush.co.za :

Here at our MUSHRUSH HOME in the Natal Midlands, we are uber delighted, to announce that the first ever ‘Black Diamond’ truffle mushroom found in SOUTH AFRICA has been confirmed. For those intrepid truffle entrepreneurs who have been following the Mushrush truffle journey, we are so pleased with this fantastic breaking news. Although this particular delicacy was discovered in August 2014, we have been biting our tongues and holding our thumbs, while doing the DNA analysis. After sending the sample to a well known truffle expert and author in Italy, at the end of November, we received news at the end of December,  that this mushroom is unequivocally Tuber melanosporum!

Naturally this will have a profound and distinct advantage for those who have already started their truffle plantations (truffieres) and we are so excited for them and of course for our own truffiere in Nottingham Road, Natal Midlands.

Besides this, the gourmet ‘foodies’ in South Africa will soon have access to this locally grown delicacy. 

– See more at: http://mushrush.co.za/#sthash.9hdzpj7X.dpuf

Les plantes de grande culture résisteront-elles au sel un jour ?

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L’irrigation de par le monde a de bons côtés comme par exemple permettre la culture du maïs dans des régions qui ne sont pas adaptées de par la pluviométrie locale à ce type de plante très gourmande en eau. En d’autres régions la culture du coton, aussi très dépendante d’apports en eau, a parfois conduit à des désastres environnementaux irrémédiables. Qui n’a pas encore présent à l’esprit le quasi assèchement de la Mer d’Aral pour justement irriguer des champs de coton. La pratique de l’irrigation a ses bons et ses mauvais côtés mais il ressort d’études de la FAO que l’irrigation condamne chaque minute dans le monde trois hectares de terre arable en raison des remontées de sel à la surface à la suite d’une irrigation incontrôlée, soit en raison de l’utilisation d’eau légèrement saumâtre, soit parce que l’équilibre chimique du sol ne se prête pas à une irrigation intensive. Cette statistique paraît effrayante et pourtant il s’agit de la réalité.

Il existe cependant des plantes résistantes à de fortes concentrations en sel, par exemple les palétuviers des mangroves ou les salicornes, ces petites plantes aux feuilles succulentes qu’on trouve communément près des oeillets des marais salants et qu’on peut, si on a un palais exercé, déguster en salade.

Des bactéries résistent à de très fortes concentrations en sel, des plantes aussi, or l’une des hypothèses de l’apparition de la vie sur Terre serait la proximité des fumeurs des fonds marins où des sels minéraux et des gaz dissous sous de très fortes pressions comme de l’hydrogène, du gaz carbonique, de l’ammoniac et divers dérivés soufrés, rassemblés presque par hasard au même endroit, auraient permis l’élaboration des premières molécules complexes puis cette organisation spatiale apte à donner naissance à des proto-cellules vivantes. Il a fallu un bon milliard d’années pour aboutir aux premières bactéries qui, dans un milieu salin, ont du imaginer un système leur permettant d’évacuer le sel (chlorure de sodium) afin d’atteindre des stades évolutifs plus complexes. Des restes de ce mécanisme ancestral lointain persistent encore aujourd’hui chez certaines plantes qui se sont spécialisées au cours de l’évolution pour s’affranchir du sel par des subterfuges complexes leur permettant de survivre dans ces environnements hostiles.

Que ce soient les bactéries dites halophiles ou les plantes dites halophytes croissant ou poussant sans encombre dans de l’eau salée, le mécanisme d’élimination du sel en excès est sensiblement le même dans son principe : un échange entre l’ion sodium et l’ion hydrogène plus communément appelé proton ou H+. Cet échange est dispendieux en énergie et on comprend qu’il a fallu des centaines de millions d’années pour que sa mise au point ait pu atteindre une perfection incroyable chez les plantes « halophytes » comme les salicornes. Mais cette aptitude à éliminer le sel n’est pas seulement le fait des plantes et des bactéries. Par exemple certains oiseaux marins que l’on peut observer au large s’abreuvent d’eau de mer et éliminent le sel grâce à des glandes spécialisées qui rejètent le sel à l’extérieur de leur corps, un mécanisme en tout points apparenté à celui mis au point par les palétuviers ! Dans les deux cas il faut des quantités incroyables d’énergie pour faire fonctionner le système d’échange entre sodium et protons. Les salicornes sont des plantes succulentes et un fluide riche en sel s’accumule à l’intérieur de vacuoles intracellulaires sans endommager la plante (voir l’illustration en fin de billet). D’autres plantes de la famille des Chénopodiacées reclassées maintenant dans la super-famille des Amaranthacées ont imaginé de stocker le sel dans des petites vessies épidermiques qui ont évolué à partir de cils présents sur les cellules de cet épiderme appelés trichomes. Les plantes halophytes font partie de cette famille qui comprend aussi les épinards, les betteraves, le quinoa ou encore l’Atriplex, une plante commune des déserts salés qui est un candidat sérieux pour la production de bio-carburants.

Comment rendre une plante tolérante au sel sinon en identifiant d’abord l’ensemble des gènes impliqués dans le transport et l’élimination du sodium mais aussi ceux qui permettent l’élaboration des vessies épidermiques où le sel est stocké puis éliminé lorsque ces vessies se détachent de la plante. Il s’agit d’une tâche pour le moins difficile car dans un premier temps il faudra tenter des croisements entre par exemple le blé et le quinoa, ce qui est loin d’être acquis. La biologie moléculaire et la transgénèse végétale n’arriveront jamais à bout de ce gigantesque challenge car le nombre de gènes impliqués dans le processus d’élimination du sel est trop important. Il ne reste qu’une laborieuse sélection par adaptation à des milieux salés qui pourrait s’étaler sur des dizaines d’années.

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Les plantes ont choisi trois stratégies pour tolérer le sel : la plupart des plantes non tolérantes (i) dépensent de l’énergie pour rejeter le sel à l’extérieur, c’est le cas par exemple du blé ou de l’orge au détriment du rendement de la récolte qui chute fortement en présence de sel. Les plantes halophytes ont choisi deux stratégies : stocker le sel dans des vacuoles intracellulaires (ii et D, Carpobratus rossii), c’est le cas de la salicorne, ou de l’éliminer artificiellement dans des vessies (iii) comme l’atriplex (B) ou le quinoa (C). La tolérance au sel des grandes cultures vivrières n’est donc encore qu’un objectif très éloigné de la réalité …

Source et illustration : Quinoa (Wikipedia) et Trends in Plant Science, November 2014, Vol. 19, No. 11, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2014.09.001

Les anti-inflammatoires non stéroïdiens affectent les plantes

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Trente millions de personnes de par le monde se traitent quotidiennement le plus souvent par auto-médication avec des anti-inflammatoires non stéroïdiens. Ces molécules représentent un marché considérable « over-the-counter » puisqu’ils ne nécessitent pas de prescription et il est donc tout à fait compréhensible que leur usage soit aussi répandu. La population vieillissante en constante augmentation en raison de l’amélioration de l’espérance de vie et souffrant d’arthrite, d’arthrose et d’autres maux nombreux et variés ne peut plus se passer de ces médicaments loin d’être anodins. Les anti-inflammatoires les plus communément utilisés sont le diclofenac, l’ibuprofen et le naproxen, respectivement appelés aussi Voltarene, Paracetamol et Antalgine. Ce sont des inhibiteurs d’un classe d’enzymes impliqués dans les processus inflammatoires appelées COX pour faire court. Or trente millions de personnes s’administrant jusqu’à un gramme par jour de ces substances ça fait beaucoup !

Les stations d’épuration des eaux usées n’éliminent pas ces produits et ils se retrouvent naturellement dans les boues d’égout épandues dans les champs comme engrais et les eaux retraitées parfois utilisées pour l’irrigation. C’est ainsi qu’on a étudié l’effet de ces produits sur les lombrics et la faune aquatique mais ces travaux se sont limité à l’évaluation de la teneur en ces diverses molécules dans ces organismes vivants. Quant à un effet direct sur les végétaux la rareté des travaux a conduit l’équipe du Docteur Wiebke Schmidt de l’Université d’Exeter à se pencher sur l’interaction de ces produits sur la germination, la croissance et la physiologie de deux plantes potagères, le radis et la laitue.

Il ressort de cette étude que les anti-inflammatoires étudiés ont des effets systémiques sur la croissance des racines, retard et teneur en eau élevée, et retardent l’ouverture des cotylédons. Cependant ces effets dépendent de la nature des produits étudiés ainsi que de celle des plantes. Il est donc nécessaire devant les résultats obtenus de prendre en considération le fait que l’usage de ces médicaments ne fera qu’augmenter avec le vieillissement de la population et l’utilisation en agriculture des boues et des eaux résiduaires pourrait conduire à une perturbation des cultures en particulier maraîchères et à une accumulation indésirable de ces produits dans les tissus végétaux.

Cette première étude détaillée de l’effet de médicaments massivement utilisés dans le monde sur les cultures arrive donc opportunément pour que l’on se penche en détail sur ce réel problème.

Sources : University of Exeter News desk et Ecotoxicology and Environmental Safety ( doi:10.1016/j.ecoenv.2014.11.008 ) aimablement communiqué par le Docteur W. Schmidt. Illustration tirée de l’article cité.

Les tomates sont des êtres vivants !

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Les végétaux puisent leur énergie du Soleil grâce à une machinerie complexe résidant dans les chloroplastes. Ils utilisent les photons pour couper l’eau selon une équation chimique simplifiée qui s’écrit ainsi :

2 H2O → O2 + 4 H+ (ou protons). Certes cette équation n’est pas équilibrée mais il apparaît aussi 4 électrons dans le processus qui est particulièrement complexe. Le terme photosynthèse n’est donc paradoxalement pas vraiment approprié puisque le rôle premier de la capture des photons solaires est la cassure des molécules d’eau. Deux protons sont ensuite utilisés pour réduire du NADP et deux autres protons sont pris en charge par l’ATP synthétase pour produire de l’ATP, le vecteur universel d’énergie cellulaire du monde vivant. Le NADP réduit ou encore NADPH est nécessaire à de nombreux processus métabolique dont la fixation du CO2 atmosphérique qui entre aussi dans les fonctions des chloroplastes. Cette fixation se fait grâce à l’intervention d’un enzyme, probablement le plus abondant sur la planète, la RUBISCO. Ces deux fonctions sont résumées dans les schémas ci-dessous (Wikipedia) :

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La cellule végétale contient aussi des mitochondries et c’est bien normal puisque la nuit le métabolisme ne peut pas s’arrêter en attendant le jour suivant. Les mitochondries produisent alors l’ATP nécessaire à la poursuite des activités métaboliques de la cellule. C’est la raison pour laquelle les végétaux produisent aussi du CO2, un peu le jour mais surtout la nuit. Les chloroplastes contiennent, outre la chlorophylle, de nombreux autres pigments collaborant au processus de capture des photons, dont des caroténoïdes qui confèrent une couleur rouge-orangée à de nombreux fruits et fleurs. On sait aussi que la cellule végétale contient enfin des inclusions riches en ces caroténoïdes appelés chromoplastes mais auxquels aucune fonction métabolique n’avait encore été attribuée.

Mais qu’advient-il dans un fruit comme une tomate ? Une tomate, pour prendre cet exemple, était considérée comme un tissu mort, sans métabolisme significatif, jusqu’à une récente découverte de la fonction d’un troisième système cellulaire de fourniture d’énergie différent des chloroplastes mais également des mitochondries. Et ce système se trouve être situé justement dans ces chromoplastes.

Quand une tomate commence à murir les chloroplastes dégénèrent et forment alors des chromoplastes dont on n’a qu’à peine effleuré le rôle jusqu’à une étude récente réalisée à l’Université de Barcelone qui montre sans ambiguité que ces organites sub-cellulaires sont bien impliqués dans des processus respiratoires fournissant des équivalents réducteurs (NADPH) et de l’énergie (ATP) en consommant de l’oxygène. La tomate mure n’est donc pas du tout un tissu mort. Selon cette étude, on peut dire brièvement que les chromoplastes disposent d’une machinerie proche de celle des mitochondries mais qu’elle diffère dans sa composition et son fonctionnement de celle de ces dernières. Cette différence a pu être mise en évidence en utilisant un additif alimentaire bien connu pour ses propriétés anti-oxydation, l’octyl gallate (E 311). Ce produit appelé aussi Ogal, inhibe la chaine respiratoire des chromoplastes mais seulement quand la tomate est arrivée à maturité ce qui signifie qu’il s’effectue une complète réorganisation des tissus constituant ce fruit afin de ne pas mourir mais de maintenir un métabolisme ralenti prévenant l’éventuelle attaque de champignons ou de bactéries. Ces chromoplastes jouent aussi un rôle essentiel au cours du murissement en produisant d’importantes quantités de caroténoïdes, des acides gras et bien d’autres métabolites responsables des propriétés organoleptiques du fruit.

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En conclusion de ce travail, la tomate, comme beaucoup d’autres fruits, n’est pas du tout un tissu mort mais un être bien vivant doté d’une certaine activité métabolique essentielle qui continue à fonctionner en consommant de l’oxygène au contraire de la plante entière qui produit de l’oxygène à partir de l’eau. Finalement les végétaux sont beaucoup plus complexes qu’on pourrait le croire.

Illustration montrant des chromoplastes visualisés par auto-fluorescence du lycopène, le carotène le plus abondant dans la tomate lui conférant sa couleur rouge caractéristique.

Source : Plant Physiology, open access, DOI: 10.1104/pp.114.243931

Et si on reparlait des insectes pollinisateurs, des pesticides et des produits « bio » ?

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En cherchant bien dans la littérature scientifique on retrouve parfois des travaux sciemment passés sous silence parce qu’ils dérangent certains groupes de pression que je ne nommerai pas alors que la polémique sur l’usage des insecticides de la famille des néonicotinoïdes n’est pas éteinte, loin de là. Un moratoire est toujours en vigueur en Europe pour préserver les insectes pollinisateurs dont les abeilles en particulier. Difficile de prendre position pour ou contre l’usage de cette famille d’insecticides extraordinairement puissants puisqu’ils sont appliqués aux plantes par enrobage des semences à des doses globales correspondants à quelques grammes par hectare. Ils ont une action systémique, en d’autres termes ils pénètrent dans la plante et se retrouvent dans les tiges et les feuilles et les insectes et autres champignons ravageurs suceurs de sève sont exterminés quand ils se nourrissent. Au cours de la croissance de la plante, le produit se dilue, c’est facile à comprendre, et sa présence dans le pollen, le nectar ou les graines de la plante en fin de croissance est pratiquement indécelable. La controverse est donc de ce fait plutôt mal engagée. Certaines études ont, certes, montré que les abeilles étaient fragilisées par les néonicotinoïdes mais les conclusions sont également controversées car les travaux n’ont pas été réalisés dans les conditions normales de la bonne pratique des cultures.

L’autre volet également sujet à caution et alimenté à grands renforts de campagnes terrorisantes et culpabilisatrices de la part de ces mêmes groupes d’activistes anti-pesticides en tous genres est l’émergence des produits dits « bio » qui ont catalysé un gigantesque business dans lequel beaucoup d’acteurs peu scrupuleux ou pas scrupuleux du tout se sont précipité : la peur est le support d’un marché juteux, c’est bien connu ! Pourtant la réalité est tout autre. Dans un article d’anthologie publié dans les PNAS en juillet 1990 le Docteur Bruce Ames et ses collaborateurs de l’Université de Berkeley ont relativisé l’importance des pesticides de synthèse mais pratiquement personne n’a jamais osé citer cet article car il est un tant soit peu anti-conformiste et particulièrement effrayant.

Ames et ses collaborateurs ont calculé que 99,99 % des pesticides que l’on est susceptible d’ingérer en mangeant une tomate ou en buvant un café sont naturels !

En effet, lorsque les plantes sont attaquées par un ravageur elles se défendent en synthétisant des produits dangereux voire très dangereux sinon mortels et ces produits sont présents dans les plantes avant même qu’un insecte ait entrepris de se nourrir de sève, qu’un champignon ait commencé à s’infiltrer dans les tissus végétaux ou qu’une bactérie puisse commencer ses ravages. Quant aux animaux, les plantes ont également mis au point des produits chimiques dissuasifs au goût amer, malodorant ou acide. Bref, l’équipe de Ames a répertorié des centaines de composés chimiques d’origine végétale presque tous toxiques ou cancérigènes qu’on retrouve dans des légumes ou des fruits de consommation courante comme le chou, la pomme de terre, la tomate ou le café ! Par exemple dans deux tasses de café il y a 765 mg d’acide chlorogénique. Ce produit peut endommager la rétine et est un carcinogène reconnu chez les souris et les rats. Même le café « bio » en contient, cela va de soi. Un autre produit puissamment cancérigène est le 5-/8-methoxypsoralene qu’on trouve notamment dans le céleri, le persil et les figues, que ces plantes soient « bio » ou non, naturellement. Vous en voulez encore ? L’estragole ou para-allylanisole est un autre puissant carcinogène et on le trouve dans le basilic, l’aneth ou encore l’estragon. Je ne peux pas résister à citer la sinigrine, un glucoside présent dans toutes les brassicacées dont le chou, de Bruxelles ou de « chez nous », le brocoli, le raifort, le navet mais aussi la moutarde noire. Si on coupe un navet en tranches il se défend immédiatement en modifiant la sinigrine et il apparaît alors de l’isothiocyanate d’allyle qui confère leur goût caractéristique à la moutarde ou au wasabi (illustration ci-dessus) mais il présente aussi un effet lacrymogène presque immédiat si on abuse de ces condiments. En lui-même l’isothiocyanate d’allyle est un insecticide qui agit en coupant les chromosomes, ça fait peur, mais quand il est dégradé dans le tube digestif apparaît alors de l’allylamine qui est irritante pour la peau. Si on relativise la situation, on peut dire que quand on mange des fruits ou des légumes « bio » ou non, de tous les pesticides naturels ou non qu’on s’administre, sans le plus souvent le savoir en mangeant, ceux-ci se répartissent ainsi : 0,09 mg de pesticides synthétiques pour environ 1,5 g de pesticides naturels ! Parmi 52 pesticides naturels bien documentés, il y a 7 toxines qu’on retrouve dans pratiquement tous les champignons et qui sont classées à part, 27 sont des carcinogènes reconnus chez la souris à fortes doses, et les autres ont tendance à faire apparaître des radicaux libres favorisant des processus d’oxydation pouvant mettre la santé en danger. C’est d’ailleurs le plus souvent leur mode d’action dans le processus de défense de la plante. Fort heureusement les légumes et les fruits contiennent bien d’autres composés bénéfiques pour la santé humaine et animale qui estompent la présence de ces produits pourtant potentiellement bien plus dangereux que les pesticides de synthèse car ils sont beaucoup plus abondants naturellement.

Pour en revenir aux insectes pollinisateurs, les quantités tant de pesticides naturels que de pesticides de synthèse dans le pollen sont infinitésimales et la nature semble avoir bien fait les choses puisqu’elle a justement besoin de ces insectes pour sa survie. Les bonnes pratiques agricoles interdisent tout épandage d’insecticides lors de la floraison et sans vouloir prendre la défense des néonicotinoïdes qui soit dit en passant sont des dérivés de la nicotine, elle-même un puissant insecticide, le fait qu’ils soient systémiques rend peu probable leur présence dans le pollen ou le nectar des fleurs et donc leur implication dans l’hécatombe des ruchers. Il faut néanmoins, au risque de déplaire à certains, rappeler qu’entre 1960 et 2011 le nombre de ruches est passé dans le monde de 50 à 80 millions (source FAO). Où est cette disparition qu’on ressasse sans arrêt dans les médias ? Malgré l’introduction des néonicotinoïdes le nombre de colonies d’abeilles est resté stable aux USA ces dix dernières années (source USDA), où est la disparition ? Les statistiques canadiennes font état d’une augmentation de 501000 à 672000 ruches ces vingt dernières années, où est la disparition ? En Australie, pays exempt de varroa, malgré l’usage de néonicotinoïdes la population d’abeilles n’a pas décliné depuis le milieu des années 90 (source Université du Queensland à Brisbane), où est la disparition des abeilles dont les néonicotinoïdes sont supposés être la cause ? Quant à l’Europe permettez-moi de contester les données statistiques sur les ruchers car comme chacun sait ces données sont truquées sciemment par des groupes de pression que je ne nommerai pas non plus.

Source : PNAS Vol.87, pp. 7777-7781, Octobre 1990, disponible dans PubMed, illustration : racines de Wasabi ou raifort japonais

Comment le caféier fabrique la caféine

Deux milliards deux cent cinquante millions de tasses servies chaque jour, 87 millions de tonnes produites et un chiffre d’affaire de plus de 15 milliards de dollars, 26 millions de personnes vivant de cette production dans 52 pays occupant 11 millions d’hectares, voilà les statistiques du café, une plante qui, comme le cacao, le maté et le thé, contient le psychotrope le plus utilisé dans le monde, la caféine. Pas de quoi s’étonner qu’une vaste équipe de biologistes et de généticiens se soit intéressée au séquençage du génome complet du caféier et pour une fois, qui n’est plus vraiment la coutume, on doit ce travail majestueux majoritairement à des Français de l’IRD et du CEA mais en collaboration avec beaucoup d’autres laboratoires répartis presque dans le monde entier. Décrypter le génome d’une plante n’est en effet pas une amusette. La technologie moderne permet malgré quelques manipulations préalables de faire en sorte que les machines automatiques développées par des sociétés comme Illumina dont j’ai déjà parlé dans un précédent billet de ce blog ainsi que des dispositifs proposés par la société suisse Roche permettent à l’aide d’une analyse informatique sophistiquée de décrypter le génome de n’importe quel organisme vivant assez rapidement. J’avoue que je suis dépassé par la rapidité de l’évolution de la biologie. Pour que mes lecteurs comprennent quelle est ma position qui me demande un effort d’analyse devant des recherches qui parfois me dépassent, j’en suis resté à l’art de la purification d’une protéine, par exemple un enzyme, qui doit présenter tous les critères de pureté et d’activité que l’on doit attendre ou espérer. En ce qui concerne cette élucidation du génome du caféier, il se trouve que les résultats sont exceptionnellement intéressants dans la mesure ou pour que cette plante se spécialise dans la production de caféine, son patrimoine génétique s’est trouvé modifié au cours du temps de manière à privilégier la voie métabolique aboutissant à la production de cette molécule relativement simple dérivée de la xanthosine. Pour les curieux, la xanthosine est dérivée de la xanthine, une base purique de la famille de la guanine et de l’adénine, les constituants fondamentaux de l’ADN. La xanthosine est le précurseur de la caféine et de la théobromine, le principal alcaloïde du chocolat.

Mais revenons au caféier. Pour que cette plante puisse produire des quantités appréciables de caféine et par voie de conséquence soit recherchée par les milliards de consommateurs de café de par le monde, elle s’est arrangé au niveau génétique pour s’enrichir en quelques activités enzymatiques qui conduisent de la xanthosine à la caféine, pas plus compliqué que cela, encore fallait-il le démontrer. C’est ce qu’est arrivé à prouver cette équipe multinationale en réalisant une cartographie complète du génome du caféier. Quelque part et pour des raisons qui échappent à l’analyse, le caféier s’est spécialisé dans la production de caféine. Mai si on regarde de plus près cette espèce de comportement atypique il se trouve que la caféine est un insecticide qui protège le caféier des ravageurs car cette plante produit aussi de la caféine dans ses feuilles et pas seulement dans les graines. Pour les graines, les grains de café que tout le monde connait, la caféine remplit aussi un rôle bénéfique puisqu’elle inhibe la germination des autres graines qui pourraient se trouver fortuitement en compétition dans le même espace quand elle tombent au sol. Un peu comme la nicotine qui est un puissant insecticide protégeant la plante des ravageurs mais la caféine et la nicotine, deux psychotropes bien connus, n’ont rien à voir au niveau chimique.

Revenons donc à cette élucidation de la totalité du génome du caféier. Schématiquement, il est apparu que la plante s’est arrangée par un mécanisme encore inexpliqué à faire en sorte que les gènes correspondant aux enzymes impliqués dans les étapes de la biosynthèse de la caféine se retrouvent plus ou moins dans les mêmes chromosomes et soient présents en plusieurs exemplaires. C’est un peu ce que la firme Monsanto a fait avec le maïs résistant au glyphosate, faire en sorte que la plante sur-exprime dans le cas du glyphosate la cible de cet herbicide. Le caféier n’a pas attendu les technologies modernes et s’est donc arrangé lui-même pour produire des quantités impressionnantes de caféine dans le but, comme je le disais plus haut, de se protéger. On dirait presque que cette plante est intelligente. Il a fallu cependant réaliser cette étude détaillée pour élucider la totalité du génome de cette plante afin d’expliquer au niveau moléculaire la stratégie choisie pour produire de la caféine. Ce que cette étude dirigée par le Professeur Philippe Lashermes depuis longtemps impliqué dans l’étude du caféier au sein de l’IRD ( http://www.ird.fr/toute-l-actualite/actualites/communiques-et-dossiers-de-presse/sequencage-du-genome-du-cafeier ) pas seulement en ce qui concerne la caféine mais aussi de nombreuses autres molécules pharmacologiquement actives présentes dans le café.

La caféine est une molécule extraordinairement simple si on la compare à la morphine ou à la codéine (voir un précédent billet de ce blog) et à n’en pas douter n’importe quelle levure convenablement manipulée génétiquement pourrait excréter de la caféine pour la plus grande satisfaction des fabricants de boissons énergétiques. Il est beaucoup plus rentable de faire appel aux services de Nestlé par exemple (un des sponsors de la présente étude) pour se procurer de la caféine issue des procédés de décaféinisation à l’aide de CO2 supercritique à l’échelle industrielle, à tel point que la caféine est en réalité un résidu pratiquement sans valeur marchande à moins d’être incorporée dans ces dites boissons « énergétiques » dont la consommation ne cesse d’augmenter. Ces considérations mercantiles mises à part, il se trouve que le caféier à réussi un ingénieux transfert de gènes d’un chromosome vers un autre, une espèce de prouesse génétique inattendue, pour en quelque sorte regrouper sur seulement deux chromosomes au cours de l’évolution les gènes codant pour les activités enzymatiques conduisant à la synthèse de la caféine à partir de la xanthosine. Dans les faits la plante s’est arrangée pour que l’expression de ces gènes soit la plus efficace possible afin de forcer la production de caféine, un genre de manipulation rêvée par les généticiens !

Tout est (presque) dit dans les illustrations tirées de l’article paru dans la revue scientifique Science aimablement communiquée par le Docteur Lashermes. D’abord un bref rappel de la voie de biosynthèse de la caféine à partir de la xanthosine, de la xanthine fixée à un sucre (ribose), consistant en trois ajouts successifs de groupements méthyle. Ça paraît simple encore faut-il que les étapes s’effectuent dans le bon ordre et de manière synchrone, c’est la raison pour laquelle la plante a fait en sorte d’exprimer de manière optimale les enzymes nécessaires à cette synthèse, des N-méthyl transférases (NMT), chaque méthyle étant ajouté sur des azotes (N) de la xanthine :

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Il y a donc intervention de trois enzymes différents dans ce processus. D’aucuns pourraient penser qu’il peut s’agir des mêmes enzymes mais pas du tout, la particularité d’un enzyme est de remplir une fonction très précise et chaque réaction chimique dans le milieu vivant requiert un enzyme bien individualisé. Dans le cas de la biosynthèse de la caféine, les trois catalyseurs, XMT, MXMT et DXMT, respectivement xanthosine méthyl transférase, théobromine synthase et caffeine synthase, utilisent le méthyl situé sur l’aminoacide méthionine, pour faire simple.

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Cette autre illustration explique clairement ce qui s’est passé au cours de l’évolution de la plante. A partir du chromosome 1 ancestral, il y a eu des duplications de gènes puis des blocs entiers de l’ADN ont été transférés sur le chromosome 9 (en rouge) et tous les gènes codant pour les méthyl-transférases (NMT) ont été en quelque sorte regroupés pour se retrouver contrôlés de concert. L’expression des différents gènes a pu être suivie au cours du développement de la plante, des racines jusqu’à la graine mature 320 jours après la pollinisation (DAP, days after pollinisation) dans la partie droite de l’illustration.

En outre l’élucidation du génome du caféier a montré que cette plante exprimait 25574 protéines différentes dont les gènes se trouvent répartis sur 11 chromosomes dupliqués, soit 22 au total. L’étude a été réalisée sur un parent de l’arabica appellé Coffea canephora. Enfin l’acide linoléique, un acide gras polyinsaturé essentiel pour la conservation de l’arôme du café après la torréfaction est également le résultat d’un regroupement de gènes assurant sa biosynthèse optimale.

Comme quoi l’élucidation du génome complet d’une plante aussi importante que le café sur le plan commercial est riche en informations parfois inattendues.

Sources : IRD et Science. Le Docteur P. Lashermes (IRD) est ici vivement remercié pour avoir aimablement fourni le reprint de l’article paru dans Science.