La pomme de terre : la longue histoire d’une plante génétiquement modifiée par l’homme

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La pomme de terre est originaire des Andes péruviennes et elle fut consommée et cultivée par les Amérindiens il y a plus de 10000 ans dans les régions constituant aujourd’hui le Pérou, la Bolivie et l’Equateur. Quelques millénaires plus tard la pomme de terre apparut dans des zones climatiques très différentes des hauteurs andines comme dans les plaines du Vénézuela actuel mais également au sud du Chili et de l’Argentine en suivant les migrations de ces Amérindiens qui avaient rapidement reconnu les propriétés alimentaires exceptionnelles de ce tubercule. Durant cette adaptation à des climats différents le capital génétique de la plante (Solanum tuberosum) se modifia progressivement en ce sens que le nombre de chromosomes doubla, passant de 2X à 4X. Ces modifications génétiques et l’apparition progressive de nouveaux cultivars obtenus par sélection et croisements successifs – une modification génétique réalisée sur le long terme – fit qu’aujourd’hui la pomme de terre est la troisième production agricole dédiée à l’alimentation humaine dans le monde.

La pomme de terre est en effet la deuxième culture en terme de richesse protéique après le soja et la première culture si les teneurs en carbohydrates et en protéines sont prises en compte et combinées. De plus la pomme de terre est riche en vitamine C : une seule pomme de terre de 100 g assure 50 % du besoin quotidien en cette vitamine qui est totalement absente dans le riz ou le blé. Les protéines de la pomme de terre offrent de manière équilibré l’ensemble des 20 acides aminés dont l’organisme a besoin contrairement par exemple au maïs dont les protéines présentent un déficit prononcé en lysine et en tryptophane. Enfin au cours de ce long processus de « modification génétique » – car il faut appeler les choses par leur nom – la biosynthèse de glyco-alcaloïdes indésirables fut progressivement éteinte et le métabolisme des sucres (carbohydrates de la fécule) se trouva parallèlement modifié et amplifié sans altération de la teneur en protéines.

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Ce long processus d’évolution génétique de la pomme de terre originaire des plateaux andins et poussant jusqu’à des altitudes de 5000 mètres près de l’équateur a réservé quelques surprises aux biologistes de l’Université de East Lansing dans le Michigan qui ont réalisé cette étude exhaustive (voir le lien). Les variétés « primitives » de la pomme de terre (S. chacoense, S. brevicaule, S. kurtzianum, S. medians et S. berthaultii ainsi que S. candoleanum) étaient adaptées à des alternances jour-nuit d’environ 12h sans grandes variations au cours de l’année. En adaptant la pomme de terre aux latitudes plus extrêmes, au sud du Chili et de l’Argentine puis au nord du continent nord-américain l’expression d’un nombre important de gènes impliqués dans le rythme circadien a été modifiée avec parallèlement une désagrégation de la faculté de la plante à se reproduire sexuellement par floraison tout en étant bénéfique pour la grosseur des tubercules. Il s’agit d’un cas presque unique d’une adaptation génétique aussi profonde à la modification du rythme circadien chez les grandes cultures domestiquées par l’homme au cours des millénaires passés.

Il est également intéressant de noter la diminution, au cours de la sélection, à des teneurs acceptables des alcaloïdes toxiques comme l’alpha-solanine et l’alpha-chaconine dans les tubercules. Ces alcaloïdes étaient normalement présents dans toute la plante et servaient à protéger celle-ci des attaques par les ravageurs comme les insectes, on pense tout de suite au doryphore, qui ont finalement contraint les agriculteurs à utiliser des pesticides artificiels pour protéger la plante mais cette adaptation a rendu la plupart des tubercules propres à la consommation sans plus aucun risque d’intoxication. Il s’agit d’un cas d’adaptation ou plutôt de sélection assez fréquent puisque les ancêtre de la tomate et de l’aubergine, des fruits très proches de la pomme de terre – il s’agit en effet d’autres solanacées – étaient également toxiques … Enfin, pour conclure la revue des découvertes relatives à la génétique de la pomme de terre au cours de cette sélection il s’agit de la modification de la voie métabolique conduisant au tryptophane et à ses dérivés dont en particulier l’acide kynurénique, un anti-oxydant reconnu comme tel mais aussi un neuroprotecteur et un anti-inflammatoire. Cette adaptation ultime datant du XIXe siècle coïncide avec les croisements variés qui furent réalisés pour atténuer la sensibilité de la pomme de terre au Phytophtora infestans qui ravagea les cultures de pomme de terre en Irlande et provoqua la grande famine restée gravée dans les mémoires des Irlandais.

Il reste encore une utilité pour les variétés primitives de cette plante encore présentes dans les plateaux andins pour encore améliorer cette culture d’une importance mondiale considérable car elles ont gardé les gènes ancestraux qui pourraient un jour être à nouveau réintroduits dans la plante en vue de nouvelles améliorations avec les techniques modernes de la biologie moléculaire.

Source et illustrations PNAS : http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1714380114

La pomme de terre qui ne noircit plus !

Les pommes de terre sont récoltées mécaniquement et nombre d’entre elles sont blessées au cours de ce processus qui n’a rien à voir avec la délicate attention qu’apportaient nos grand-pères lorsqu’ils récoltaient ces tubercules à la main. Ces blessures ont tendance à noircir, c’est un processus naturel d’oxydation car l’imperméabilité de la peau de la pomme de terre a été modifiée et l’oxygène de l’air amplifie le processus dû essentiellement à l’oxydation d’un aminoacide, la tyrosine, présent dans le tubercule par un mécanisme enzymatique faisant intervenir l’oxygène pour produire de la mélanine, le pigment de la peau bronzée par le soleil. Il n’y a donc rien de dangereux dans ces taches noires. Les industriels n’aiment pas ces vilaines blessures noires car les clients en bout de chaine comme les habitués des McDo (dont je ne fais pas partie) n’aiment pas qu’on leur serve des frites avec des taches noires, le moins que l’on puisse dire est que ça fait désordre et ce n’est pas vraiment commercial. Pour pallier à cet inconvénient, les fabricants de frites congelées prêtes à l’emploi, celles des McDo entre autres, ont trouvé des parades consistant à ajouter au moment de la précuisson rapide avant congélation toute aussi rapide un agent de blanchiment dont on ignore la nature mais qui, on peut le souhaiter, n’est pas délétère pour la santé, je ne parle pas de la précuisson dans l’eau bouillante appelée aussi blanchiment mais d’un processus industriel à grande échelle, mais bon, restons optimiste. Malgré cela les pommes de terre tachées résistent et une manutention supplémentaire pour éliminer les pommes de terre blessées représenterait un surcoût énorme.

D’où l’idée d’un des plus gros fournisseurs de pommes de terres frites précuites du monde de modifier génétiquement les pommes de terre pour que celles-ci ne noircissent plus. Pour ce faire, ils ont presque totalement annihilé l’expression du gène de l’enzyme qui oxyde la tyrosine sans pour autant modifier le reste de l’identité génétique de la plante. Ils n’ont pas introduit de gène étranger dans la pomme de terre ni modifié l’un de ses gènes mais seulement modifié l’expression de l’un d’entre eux. Pour une bonne compréhension il faut rappeler que l’expression de chaque gène est commandée par ce qu’on appelle un opérateur et si ce dernier est modifié il n’agit plus. C’est ce qu’a fait la Société J.R. Simplot (Idaho) avec succès. Il reste maintenant à attendre la position de McDo, le premier client de Simplot, qui en d’autres temps avait refusé la pomme de terre BT de Monsanto et ces derniers avaient alors abandonné toute recherche sur la pomme de terre. Simplot avance également l’argument peut-être convaincant que la même pomme de terre produit beaucoup moins d’acrylamide, un puissant neurotoxique apparaissant au cours de la cuisson, que le même tubercule non modifié. Le débat est donc pour le moment ouvert et ce sera à la toute puissante FDA de trancher et en dernier ressort la toute aussi puissante firme McDo aura le mot de la fin.

Food and Farm Biotech Tubers

Bon appétit tout de même !

Note: BT = Bacillus thurigiensis

Source et crédit photo : Huffington Post (US)