Un nouveau maïs génétiquement modifié produit jusqu’à 10% de plus que les types similaires

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Les partisans du génie génétique promettent depuis longtemps qu’il aidera à répondre à la demande croissante de nourriture dans le monde. Mais malgré la création de nombreuses cultures génétiquement modifiées (GM) résistantes aux parasites et aux herbicides, les scientifiques n’ont pas eu beaucoup de succès pour stimuler la croissance des cultures. Maintenant, les chercheurs ont pour la première fois montré qu’ils peuvent augmenter de manière fiable les rendements du maïs jusqu’à 10 % en modifiant un gène qui augmente la croissance des plantes – que les conditions de croissance soient mauvaises ou optimales.

« C’est incroyable », déclare Kan Wang, un biologiste moléculaire de l’université d’État de l’Iowa à Ames qui n’a pas participé à la nouvelle étude. En dehors de l’augmentation des récoltes de maïs, dit-elle, les nouvelles modifications devraient inspirer d’autres chercheurs dans la quête pour amadouer des rendements plus élevés d’autres cultures.

Les cultures génétiquement modifiées les plus plantées dans le monde, y compris le soja, le maïs et le coton, ont été créées avec quelques modifications génétiques relativement simples. En ajoutant un seul gène issu d’une bactérie à certaines variétés de cultures, par exemple, les scientifiques leur ont donné la capacité de fabriquer une protéine qui tue de nombreux types d’insectes. Une autre manipulation génétique simple permet d’obtenir des cultures qui résistent au glyphosate ou à d’autres herbicides ; l’un des avantages est que les agriculteurs peuvent tuer les mauvaises herbes sans éroder le sol. Une autre encore protège les cultures en cas de sécheresse. Mais il a été beaucoup plus difficile de trouver des plantes qui donnent également plus de grains dans de bonnes conditions, en raison de la génétique complexe impliquée dans la croissance des plantes.

A partir de l’an 2000 environ, des entreprises du monde entier ont commencé à dépister sérieusement des gènes uniques qui pourraient augmenter le rendement. Seuls quelques gènes identifiés se sont révélés prometteurs, et de nombreuses entreprises ont réduit ou arrêté le dépistage des gènes liés au rendement des cultures, en raison du faible taux de réussite.

Mais les chercheurs de Corteva Agriscience, une entreprise de produits chimiques et de semences basée à Wilmington, dans le Delaware, ont décidé de s’intéresser aux gènes qui fonctionnent comme des interrupteurs principaux pour la croissance et le rendement. Ils ont choisi des gènes MADS-box, un groupe commun à de nombreuses plantes, avant de se décider pour un gène (zmm28) à modifier dans les plants de maïs. La difficulté de travailler avec des gènes qui régulent le développement est de s’assurer qu’ils sont activés en bonne quantité, au bon moment et dans le bon type de tissus. « Il est terriblement facile d’obtenir des plantes en désordre » si les gènes sont trop actifs, dit Jeff Habben, un physiologiste végétal chez Corteva qui a aidé à diriger la recherche.

Le groupe visait à fusionner zmm28 avec un nouveau promoteur, une portion d’ADN qui contrôle le moment où le gène est activé. Après en avoir essayé une douzaine, ils en ont trouvé un qui fonctionnait de manière fiable. Habituellement, zmm28 s’active lorsque les plants de maïs commencent à fleurir. Le promoteur ajouté a activé le zmm28 plus tôt que ce qui se produit naturellement et a continué à renforcer les effets bénéfiques du gène après la floraison. « Si vous faites travailler le gène plus fort et plus longtemps, vous pouvez rendre la plante plus performante », explique Wang.

Les chercheurs ont testé les performances du gène amélioré dans 48 types commerciaux de maïs, appelés hybrides, qui sont couramment utilisés pour nourrir le bétail. Lors d’essais sur le terrain dans les régions productrices de maïs des États-Unis entre 2014 et 2017, ils ont constaté que les hybrides génétiquement modifiés donnaient généralement 3 à 5 % de grains en plus que les plantes témoins. Certains ont donné un rendement supérieur de 8 à 10 %, rapporte l’équipe cette semaine dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. L’avantage s’est maintenu quelles que soient les conditions de croissance, bonnes ou mauvaises. « C’est l’un des meilleurs exemples où l’OGM pour le rendement fonctionne réellement de manière convaincante dans un environnement de terrain », déclare Matthew Paul, un scientifique des cultures chez Rothamsted Research à Harpenden, au Royaume-Uni.

La croissance accrue est due à plusieurs facteurs. Tout d’abord, les plantes modifiées ont des feuilles légèrement plus grandes, qui sont 8 à 9 % meilleures pour transformer la lumière du soleil en sucres. « Cette augmentation est vraiment importante », déclare Jingrui Wu, physiologiste végétal chez Corteva, car la photosynthèse a été difficile à améliorer par génie génétique. Les plantes sont également 16% à 18% plus efficaces pour utiliser l’azote, un nutriment clé du sol – un autre trait qui a été difficile à manipuler pour les sélectionneurs de plantes en raison de la complexité de la génétique.

« Cela semble très prometteur d’un point de vue commercial », déclare Dirk Inzé, un biologiste moléculaire au VIB, un institut de recherche en Flandre, en Belgique. Corteva a déjà demandé au ministère américain de l’agriculture (USDA) d’approuver de nouveaux hybrides à rendement plus élevé. (Bien que le zmm28 et son promoteur existent naturellement dans le maïs, ils ont été appariés à l’aide d’une technique que l’USDA réglemente en tant que biotechnologie.)

Habben estime qu’il faudra 6 à 10 ans pour obtenir une approbation officielle dans les pays du monde entier. Il y a une « bonne chance » que des gènes régulateurs apparentés puissent augmenter le rendement d’autres céréales, selon Inzé. La démonstration à grande échelle sur le maïs « renforce notre conviction que le rendement intrinsèque peut être amélioré si l’on s’y prend intelligemment », déclare Wang. « Cela va en effet donner de l’inspiration aux gens. »