Les OGMs nouveaux sont arrivés !

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Sur ce blog j’ai à plusieurs reprises disserté du CRISPR-Cas9 et cet outil de haute couture moléculaire au niveau de l’ADN est en passe de bouleverser la perception que tout un chacun a (et aura) des plantes génétiquement modifiées. En dépit des campagnes de dénigrement orchestrées par des groupes de pression variés s’appuyant sur des convictions relevant toutes de la fausse science, les plantes génétiquement modifiées, depuis qu’elles sont commercialisées, n’ont jamais occasionné d’effets indésirables sur la santé animale ou humaine et les effets sur l’environnement sont restés très limités. Les arguments des pourfendeurs des plantes transgéniques s’appuyaient sur des arguments spécieux pour justifier leurs actions spectaculaires de saccage d’essais en plein champ comme par exemple l’introduction dans les plantes génétiquement modifiées d’un gène de résistance à la kanamycine. Ce fut l’un des arguments phare d’un José Bové alors qu’il n’était qu’un obscur activiste motivé surtout pour le déroulement de sa carrière de politicien. Devenu maintenant rentier des contribuables européens, s’intéresse-t-il encore aux OGMs et se tient-il au courant des développements récents de la transgénèse végétale à l’aide du CRISPR ? S’il ne donne plus de la voix et de la machette, c’est tout simplement parce que cet outil moléculaire est d’une telle spécificité et d’une telle précision que le père José n’a plus d’argument pour dénigrer et combattre ces biologistes de nouvelle génération qu’il qualifiait il y a 20 ans d’apprentis sorciers, de docteurs Jekill ou Frankenstein.

Puisque j’ai mentionné la kanamycine il me faut ici répéter de quoi il s’agit. Le gène de résistance à la kanamycine se trouve partout dans le sol, la plupart des bactéries du sol sont en effet résistantes à cet antibiotique qui n’est plus guère utilisé en thérapeutique humaine. Il servait d’outil pour sélectionner les plantes qui avaient intégré la « construction » d’ADN comportant, outre ce gène de résistance utilisé comme marqueur, le ou les autres informations génétiques que les biologistes désiraient insérer dans le génome de la plante.

Dupont-Pioneer, l’un des plus grands semenciers du monde, spécialiste de longue date du maïs, promet que d’ici moins de 5 ans il y aura sur le marché des maïs de nouvelle génération de haute qualité pour le plus grand bénéfice des cultivateurs, des industriels et des consommateurs, après transformation à l’aide du CRISPR. Or cet outil n’entre pas dans les considérations classiques des régulateurs en raison de sa précision et de son aspect naturel. Il ne s’agit plus en effet de bombarder des cellules embryonnaires végétales avec des particules de tungstène recouvertes d’ADN (je passe sur les détails expérimentaux) ou de transfecter ces mêmes cellules avec des virus modifiés. Non ! L’outil CRISPR permet à l’expérimentateur de jeter aux oubliettes du passé ces technologies très approximatives développées il y a plus de 30 ans, des approches coûteuses aux résultats aléatoires et le plus souvent décevants.

En un mot, les développements de la transgénèse végétale des années 80-90 paraissent aujourd’hui tellement primitifs qu’ils sont presque caricaturaux en regard de la puissance opérationnelle du CRISPR. Cependant ils ont permis de prouver que les plantes génétiquement modifiées, comme l’Académie des Sciences américaine, l’USDA, l’Association Américaine pour l’Avancement des Sciences (AAAS), la FDA et en Europe l’EFSA le reconnaissent, ne sont pas nuisibles pour la santé. Une revue datant de 2013 a répertorié l’ensemble des travaux relatifs à l’effet possible des plantes génétiquement modifiées sur la santé animale ou humaine. La conclusion est claire : aucun effet délétère sur l’homme, les animaux d’élevage ou l’environnement (voir le lien).

Dès à présent de nombreux laboratoires ont modifié toutes sortes de fruits, légumes et céréales à l’aide du CRISPR et la FDA a d’ors et déjà adopté une position claire : les modifications génétiques à l’aide du CRISPR-Cas9 n’entrent pas dans le cadre des régulations précédemment édictées étant entendu qu’elles ne nuisent pas à la santé des autres plantes. Il s’agissait pour appuyer leur prise de position (voir le lien) d’un champignon qui ne noircit pas, le gène codant pour l’enzyme provoquant ce noircissement, une polyphénol-oxidase, ayant subi l’ablation de quelques bases constituant l’enchainement de l’ADN et désactivant ainsi l’enzyme. Pour la FDA il ne s’agit pas de l’introduction d’un gène étranger et ce champignon n’entre donc pas dans le cadre de la régulation classiquement imposée aux plantes transgéniques. Pourquoi parler d’un champignon qui ne sera probablement jamais commercialisé, tout simplement parce que la décision de la FDA constitue un précédent très important pour valider la technique utilisant le CRISPR qui fait l’objet de toutes les attentions des biologistes pour la mise au point de plantes résistantes aux ravageurs, à la sécheresse ou présentant des propriétés organoleptiques améliorées. Cette recherche d’un type nouveau est très bien répertoriée dans un article paru sur le site de l’ENSIA (voir le lien), un organisme émanant de l’Université du Minnesota ayant pourtant pour mission la protection de l’environnement.

Dans le domaine végétal, l’outil CRISPR-CAS9 accélère la sélection naturelle sans bouleverser de manière incontrôlée la structure et l’organisation des gènes de la plante comme c’était le cas avec les « vieilles » techniques de modification génétique. On ne peut qu’espérer un changement d’attitude de ces pseudo-scientifiques qui ont combattu sans arguments valables les plantes génétiquement modifiées …

Billet inspiré d’une série d’articles parus dans Business Insider

http://www.realclearscience.com/blog/2013/10/massive-review-reveals-consensus-on-gmo-safety.html

https://www.aphis.usda.gov/biotechnology/downloads/reg_loi/15-321-01_air_response_signed.pdf

http://ensia.com/voices/crispr-is-coming-to-agriculture-with-big-implications-for-food-farmers-consumers-and-nature/

Voir aussi : http://cariboubio.com/application-areas/agricultural-biotech , une firme biotech cofondée par le Docteur Jennfier Doudna.

Comment la dionée piège-t-elle les insectes ?

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Le piège-à-mouches Vénus, c’est le nom qu’on donne aussi à la dionée, est une plante carnivore d’une exceptionnelle sophistication. C’est la plante réagissant le plus rapidement à un stimulus mécanique externe. Il y a la sensitive, cette plante rampante couverte d’épines dont les feuilles réagissent au moindre effleurement qu’on appelle le mimosa pudique (Mimosa pudica) et qu’on trouve chez les marchands de fleurs uniquement pour cette faculté de mouvement rapide des feuilles. Mais la dionée (Dionaea muscipulata) bat tous les records de rapidité de mouvement de son piège à insectes constitué de deux lobes hérissés sur leur pourtour d’épines et sur leur surface de récepteurs en forme de petits poils.

Mais quel est le secret de cette plante qui peut vivre sur des sols très pauvres en nutriments et a donc pour cette raison mis au point ce piège à insectes d’une efficacité redoutable pour améliorer sa nourriture. C’est à la réponse à cette question que s’est consacrée une équipe de biologistes de l’Université de Würzburg en Allemagne.

La dionée a mis au point un système de détection très sophistiqué des insectes attirés par la couleur et l’odeur de ces étranges feuilles qu’ils peuvent confondre avec un fruit. Les quelques cils parsemant la surface de ces feuilles très spécialisées reconnaissent une première vibration et envoient cette information à la feuille sous forme d’une impulsion électrique. Si une autre vibration intervient dans les quelques secondes suivantes, alors la plante reconnaît qu’il s’agit d’un insecte et qu’il est temps de réagir pour le piéger et ensuite le digérer avec une sorte de suc digestif qui n’a rien à envier à notre suc gastrique. Ces impulsions électriques répétées déclenchent en effet non seulement la fermeture rapide, quelques secondes seulement, des deux lobes sur eux-mêmes mais également l’excrétion des enzymes digestifs dont de la chitinase qui va dissoudre la carapace et les ailes des insectes pour le plus grand bénéfice de la plante.

Le processus de ce piégeage est complexe car il fait appel à une stimulation électrique résultant d’un transport très rapide d’ions sodium initié par les cils sensibles aux vibrations et la cascade physiologique suivante est également sous la dépendance de ce signal électrique à condition qu’il se répète au moins une deuxième fois dans les 15 à 20 secondes suivantes. La plante a ainsi mis au point un système lui permettant d’économiser de l’énergie : elle ne réagit pas à une fausse alerte ! La deuxième stimulation vibratoire entraine également la production d’acide jasmonique, un moyen de défense commun à beaucoup de plantes. Quand l’insecte est piégé, il continue à se débattre et les cils (sombres sur fond rouge, voir l’illustration tirée de Wikipedia) continuent à émettre des signaux électriques durant plus d’une heure.

Cette stimulation électrique prolongée induit à son tour l’expression d’une multiplicité de gènes dont ceux codant pour les enzymes de digestion.

L’insecte piégé et lentement digéré va permettre à cette plante très spéciale de reconstituer son énergie et son stock de sodium et se préparer à une autre capture … Les curieux peuvent lire l’article cité en référence en accès libre.

Source : http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.11.057

Parlons de la pyriculariose du riz

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La pyriculariose est une maladie des graminées provoquée par un champignon phytopathogène appelé Magnaporthe. Cette maladie affecte particulièrement la culture du riz avec le Magnaporthe oryzae et c’est la raison pour laquelle de nombreux travaux sont en cours pour tenter de réduire l’incidence des dégâts dans la culture du riz car cette céréale est la principale source de calories pour près de la moitié de la population mondiale. La situation est d’autant plus préoccupante que le champignon s’adapte rapidement aux traitements fongicides et devient résistant. Il s’ensuit une chute des rendements pouvant aller jusqu’à 100 % de perte comme dans certaines régions de Chine. On estime que les baisses de rendement occasionnées par la pyriculariose correspondent aux besoins en nourriture de plus de 100 millions de personnes chaque année.

Des biologistes de l’Université du Delaware se sont penché sur la rhizosphère du riz, c’est-à-dire la population microbienne du sol des rizières, et ils ont découvert qu’une bactérie particulière, un pseudomonas (Pseudomonas chlororaphis) semblait protéger le riz des attaques fongiques en stimulant les mécanismes de défense de la plante. Chaque plante herbacée dispose d’une petite panoplie de composés chimiques pour se défendre contre les agresseurs. Il s’agit de l’acide jasmonique, de l’acide salicylique et de l’acide abscissique. L’odeur caractéristique du gazon fraichement coupé est due à un ester volatil de l’acide abscissique car tondre le gazon est une agression pour la plante et le stress provoqué entraine une production de cet acide.

Comme le riz est une plante qu’on repique manuellement ou avec des machines, après avoir découvert ce pseudomonas protecteur du riz, les biologistes du Delaware ont tout de suite imaginé qu’il pouvait être possible de protéger cette culture des attaques fongiques en inoculant cette bactérie aux racines lors du repiquage. En étudiant le mécanisme de protection de la bactérie la surprise fut de constater que la synthèse d’acide abscissique était perturbée par la présence de cette bactérie. Curieusement le champignon pathogène produit lui-même cet acide et la réaction du riz n’est plus une résistance mais une plus grande susceptibilité à l’attaque fongique. La bactérie interfère avec cette production d’acide abscissique selon un mécanisme complexe perturbant l’expression de quelques gènes impliqués dans la biosynthèse de cette molécule, mais le résultat est là : le riz est en grande partie protégé et cette protection ne fait pas appel à des pesticides et est totalement anodine pour l’environnement. Il reste à mettre en œuvre la production du bacille et la mise au point du pralinage des pousses de riz lors des repiquages … Comme quoi la nature fait parfois très bien les choses.

Source : Frontiers in Plant Science, www.frontiersin.org DOI : 10.3389/fpls.2015.01082

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.