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BIOLOGIE VÉGÉTALE, ENVIRONNEMENT, GÉNÉTIQUE

Les enjeux des ressources génétiques des plantes cultivées

31 janvier 2021 Ad Naturam

La biodiversité en danger

Au fil de l’évolution, notre planète s’est peuplée d’une multitude d’être vivants. Ils représentent une diversité étonnante – allez donc « googler » Ambystoma mexicanum ou Hydnora africana pour voir ! – c’est ce que nous appelons la « biodiversité ». Elle désigne donc le tissu vivant de notre planète et elle nous fournit des biens et services indispensables au quotidien comme la nourriture, la pollinisation des végétaux ou l’épuration de l’air.

La biodiversité s’est créée durant des milliards d’années mais aujourd’hui, à cause de l’activité humaine, de nombreuses espèces sont en voie d’extinction. Presque la moitié des animaux et plus des deux tiers des végétaux auront disparu d’ici la fin du siècle si notre impact sur l’environnement ne diminue pas. Les plantes que nous cultivons pour notre alimentation ne sont malheureusement pas épargnées par cette disparition…

L’impact du changement climatique chez les plantes

Le changement climatique n’impacte pas seulement les espèces végétales en danger. Il altère également leurs phases de développement saisonnier, comme la floraison ou la fructification, qui sont de plus en plus précoces. C’est problématique, notamment pour les espèces fruitières, car une floraison trop précoce peut survenir durant les périodes de gelées tardives printanières, ce qui entraînera une diminution de la production de fruits.

Le changement climatique impacte également la qualité de croissance des plantes. Une étude menée sur différentes forêts montre que la densité du bois des arbres a diminué de 10% en moyenne en une centaine d’années. La stabilité de l’arbre face au vent ainsi que sa capacité de stockage du dioxyde de carbone sont donc réduites. Le changement climatique pourrait aussi augmenter la fréquence des maladies des cultures dans les années à venir.

En 30 ans, la date de déploiement des feuilles au printemps a avancé de plus d’une semaine, chez le bouleau pubescent, le cerisier, le sorbier et le groseillier. Une autre étude menée sur plus de 500 espèces végétales dans 21 pays européens a démontré une avancée de la floraison et de la fructification de 2,5 jours par décennie.

Les ressources génétiques végétales, une des formes de la biodiversité cultivée

Le lien entre les humains et la biodiversité agricole débute il y a environ 10 000 ans. L’être humain, encore nomade, a commencé à cultiver certaines plantes à graines comme le blé. De manière inconsciente, en favorisant les plantes qui paraissaient plus résistantes et productives, nos ancêtres ont inventé le principe de l’amélioration des plantes. C’est le début de la sédentarité et de la domestication.

Durant l’Antiquité, l’amélioration des plantes s’est déroulée de manière empirique en parallèle du développement des techniques agricoles. Pour reprendre l’exemple du blé, des échanges au sein de l’Empire Romain ont mené à une grande diversification et ont permis d’obtenir de nouvelles variétés à épis solides et à perte de grains limitée. © Metropolitan Museum of Art

Mais dans les années 1960, la politique de « Révolution verte » modernise l’agriculture qui se fonde alors sur l’utilisation d’engrais, de pesticides et surtout de variétés à haut rendement ce qui a conduit irrémédiablement à une standardisation des cultures, se traduisant par un remplacement progressif des variétés locales par des variétés modernes, plus homogènes et moins nombreuses. Ce phénomène a favorisé la perte de la biodiversité cultivée.

Heureusement, la biodiversité a profité d’une reconnaissance mondiale grâce à la Convention sur la Diversité Biologique adoptée lors du Sommet de la Terre de Rio de Janeiro en 1992. Son objectif est de développer des stratégies nationales pour la conservation et l’utilisation durable de la biodiversité. Une définition des ressources génétiques a été énoncée durant cette convention comme étant un « matériel génétique d’origine végétale, animale, microbienne ou autre, ayant une valeur effective ou potentielle ».

Au sein d’une espèce végétale, nous pouvons trouver plusieurs variétés. Prenons l’exemple de la pomme : vous savez différencier la « Golden », jaune et très populaire, de la « Granny Smith » verte avec une chair acidulée. Ces variétés d’une même espèce ont des caractéristiques différentes liées à une génétique différente. Ainsi, l’ensemble des milliers de variétés locales ou modernes de pomme forme les ressources génétiques de l’espèce « Pomme » (*Malus domestica*).

Les ressources phytogénétiques (RPG) des espèces cultivées (phyto, du grec ancien phytón : « végétal ») font donc l’objet d’enjeux cruciaux. Elles permettent de rechercher des caractères désirés en agriculture dans un contexte d’augmentation de la population et de changement climatique. Il s’agit d’un réservoir de biodiversité dans lequel il est possible de puiser pour faire face aux nouveaux problèmes : meilleure production, meilleure tolérance aux maladies, meilleure qualité gustative, nouveaux médicaments, etc. Le terme de « ressource » prend alors tout son sens.

Pour continuer sur l’exemple de la pomme, parlons de la variété célèbre de couleur rose « Pink Lady® ». Elle est issue de la sélection de deux parents : « Golden », jaune et « Lady Williams », d’un rouge intense (elle-même issue du croisement d’autres variétés). Ces deux parents ont donc représenté deux ressources phytogénétiques, pour créer la « Pink Lady® », qui devient à son tour une nouvelle ressource.

Le trésor que représentent ces RPG a soulevé des interrogations sur leurs systèmes de gouvernance et leurs échanges. L’inquiétude justifiée des pays en développement a conduit l’Organisation des Nations Unies (ONU) à créer des obligations internationales pour partager les bénéfices. En conséquence, lorsque les scientifiques ou les entreprises souhaitent les exploiter, un permis d’accès et de partage des avantages auprès des autorités du pays fournisseur devra être obtenu.

Jusqu’à la fin des années 1960, les RPG faisaient partie du « bien public » mais les enjeux financiers ont poussé les pays développés à faire pression pour acquérir la propriété intellectuelle des nouvelles ressources créées. La Convention sur la Diversité Biologique de 1992 assure la souveraineté des Etats sur leurs ressources biologiques. Le Protocole de Nagoya a été adopté en 2010 réglementant l’accès aux RPG et « le partage juste et équitable des avantages découlant de leur utilisation ».

L’état des RPG dans le monde et leur conservation

Dans le monde, il existerait plus de 7 millions de variétés (dont plus de 28% représentées par le blé, le riz et l’orge) conservées dans plus de 1600 banques. De manière simple, il existe deux principaux moyens de conservation des RPG selon le type de plante : les collections de graines pour les plantes annuelles (plantes ayant un cycle d’un an), puis les collections en vergers pour les plantes pérennes (plantes pouvant vivre plusieurs années).

Néanmoins, ces collections sont vulnérables, une semence n’est pas éternelle et il est nécessaire d’en collecter régulièrement pour renouveler les collections. Le processus de gestion des RPG est donc crucial pour faciliter l’accès à cette diversité.

Le Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz Y Trigo (CIMMYT) au Mexique conserve en graines une collection d’environ 150 000 variétés de blé de plus de 100 pays et environ 28 000 variétés de maïs. On estime qu’il faudrait 13 ans pour renouveler la collection de variétés de blé. Pour finir sur l’exemple de la pomme, l’association des « croqueurs de pommes® » regroupe des amateurs bénévoles pour sauvegarder des variétés régionales en voie de disparition. Les gestionnaires de ces RPG vont donc procéder, pour chaque variété, à une description de la couleur de la pomme, de son calibre, de la taille de l’arbre, etc. ©CIMMYT

L’utilisation de ces RPG pour la résilience de notre agriculture

Face aux nouveaux enjeux cités, comme ceux du changement climatique, la perte de la biodiversité cultivée pourrait fragiliser la durabilité de nos systèmes agricoles. En 2009, 51% des terres cultivables françaises étaient représentées par un petit nombre de céréales comme le blé, le maïs et l’orge. Pour inverser cette tendance de monoculture, il conviendrait d’augmenter le nombre d’espèces cultivées au sein d’un même système agricole.

L’agroforesterie consiste à intégrer l’arbre dans les cultures céréalières ou le maraîchage. Ici, une culture de maïs est associée à des châtaigniers. Les arbres fournissent des services à la culture principale tels que la limitation de l’érosion des sols, la protection contre le vent ou encore l’abri pour les organismes auxiliaires des cultures. ©DEFI-Écologique

En parallèle, il conviendrait aussi d’augmenter le nombre de variétés cultivées au sein d’une même espèce. En effet, certains types de variétés sont intéressants comme les variétés dites anciennes ou locales. Ces variétés ont perdu de la valeur commerciale car moins productives, mais elles sont peut-être plus adaptées aux terroirs, comme dans leur besoins en eau et en traitements phytosanitaires. Elles sont bien souvent disponibles en petite quantité, mais représentent une richesse de notre patrimoine.

Enfin, il conviendrait de sélectionner les futures variétés en adéquation avec les pratiques culturales de demain, qui se caractériseront par une réduction des intrants et de l’apport en eau. En écho aux exigences du Protocole de Nagoya, des actions sont menées dans le but d’identifier et mettre en réseau les personnes et organismes impliqués dans la gestion des RPG, puis de mettre en place des stratégies pour sauvegarder les RPG en danger.

Rien ne ressemble plus à un noyer (*Prunus Juglans*) qu’un autre noyer, mais il s’agit bien ici de variétés différentes dans ce verger du Centre de Ressources Génétiques de l’INRAE de Bordeaux. La conservation en vergers demande beaucoup d’espace et un coût conséquent pour l’entretien. Au sein de l’INRAE, premier organisme de recherche agronomique en Europe, une infrastructure dédiée permet également de mettre en réseau différents centres de ressources génétiques sur l’animal domestique, la plante cultivée, la forêt et le micro-organisme. ©Anthony Bernard

En conclusion…

Nous avons su diversifier les plantes pour nos besoins durant des siècles : les ressources phytogénétiques sont ainsi nées. Mais l’homogénéisation des cultures a engendré une perte de cette biodiversité cultivée, au nom de la praticité. Cette standardisation a permis d’augmenter l’efficacité agricole mais nos cultures sont devenues plus vulnérables aux maladies et dépendantes des intrants, ce qui n’est pas sans impact sur notre santé et notre environnement.

Un système agricole s’intègre dans le fonctionnement écologique avec la faune, la flore, ou encore avec les cycles de l’eau et des nutriments, ce qui implique des responsabilités en terme d’impacts et de maintien de l’équilibre des écosystèmes. Adapter les modes de culture et les RPG aux conditions locales permet de minimiser les impacts écologiques tout en optimisant les services écosystémiques. La diversification des cultures augmente la biodiversité, la pollinisation, la régulation des ravageurs, le cycle des nutriments, la fertilité du sol et la régulation hydrologique sans en diminuer les rendements !

L’agriculture de demain se doit de prendre en compte les connaissances écologiques afin d’être adaptée, résiliente, durable et vertueuse.

■ Anthony Bernard | Docteur en biologie végétale

Attention a préserver le GÉNIE VÉGÉTALE pour une performance durable …..!!! La sélection génétique que la nature nous propose est validée depuis quelques millions d’années …..!!

https://www.actu-environnement.com/ae/news/etude-chercheurs-pouvoir-stockage-carbone-plantes-changementclimat-43003.php4#ntrack=cXVvdGlkaWVubmV8MzQyMQ%3D%3D[NzAyNzA1]

Les plantes seraient capables de capter davantage du CO2 dans l’atmosphère que ce qui est généralement admis

Les végétaux sauveront-ils la planète ? Les conclusions des chercheurs de l’Institute for the Environment (Western Sydney University) sur leurs capacités d’absorption du carbone constituent en tout cas un signal encourageant. Grâce à la photosynthèse, les plantes transforment en effet en sucre le CO₂ capté dans l’atmosphère, avant de l’utiliser pour leur métabolisme et leur croissance. Elles le stockent dans leurs tissus, dans le bois des arbres et dans le sol sous forme de matière organique quand les plantes meurent. Mais ce processus pourra-t-il se maintenir sous l’effet des dérèglements climatiques, sècheresses et canicules plus nombreuses notamment, et d’une concentration accrue de CO₂ dans l’atmosphère ?

C’est ce que ces scientifiques australiens ont cherché à mesurer, avec l’aide de leurs confrères français de l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae). En se basant sur un scénario climatique à hautes émissions, ils ont intégré à ces modélisations trois mécanismes susceptibles d’influencer la capacité des plantes à « fixer » le carbone : l’efficacité du déplacement du dioxyde de carbone à l’intérieur de la feuille, l’adaptation du végétal aux changements de température et sa manière de distribuer le plus économiquement possible les éléments nutritifs dans leur couvert. Des paramètres « habituellement exclus de la plupart des modèles mondiaux », explique Jürgen Knauer, le responsable de l’équipe.

Plus c’est complexe, mieux c’est

Ces chercheurs ont testé différents modèles, plus ou moins complexes, modulant la prise en compte de ces processus physiologiques végétaux. Le modèle le plus simple faisait abstraction de ces trois mécanismes critiques associés à la photosynthèse. Le plus complexe les intégrait tous les trois. Résultat de cette étude, parue le 17 novembre dernier dans la revue Science Advances : les modèles les plus complexes prévoient invariablement une augmentation plus soutenue de l’absorption du carbone par les plantes à l’échelle du globe. Combinés, les processus pris en compte se renforcent en outre mutuellement et augmentent leurs effets.

Non seulement les plantes seraient capables de capter davantage du CO₂ dans l’atmosphère que ce qui est généralement admis, mais cette aptitude pourrait bénéficier d’une croissance soutenue plus longtemps que prévu, jusqu’à la fin du XXIe siècle. « Notre compréhension des principaux processus de réponse du cycle du carbone, tels que la photosynthèse, a progressé de manière spectaculaire ces dernières années. Il faut toujours un certain temps pour que les nouvelles connaissances soient intégrées dans les modèles sophistiqués sur lesquels nous nous appuyons pour informer la politique en matière de climat et d’émissions, remarquent Matthias Cuntz, directeur de recherche à l’Inrae de Nancy, et Ben Smith, directeur scientifique de la Hawkesbury Institute for the Environment, contributeurs de l’étude. Une prise en compte plus complète des dernières avancées scientifiques dans ces modèles peut conduire à des prévisions sensiblement différentes. »

Végétaliser mais pas que

Encore faut-il que ces alliés végétaux ne disparaissent pas prématurément sous l’effet des incendies, de la déforestation ou de l’artificialisation. Cette découverte plaide ainsi pour une démultiplication des solutions basées sur la nature, comme la végétalisation, afin de contribuer à atteindre la neutralité carbone. Les chercheurs espèrent également que ces résultats inciteront d’autres équipes à mettre à jour leurs modèles, afin de vérifier leur hypothèse d’un puits terrestre futur plus important que celui qui était d’abord envisagé. « Ce n’est que lorsqu’un ensemble représentatif de modèles mondiaux s’accorde sur une tendance clé que nous pouvons nous appuyer sur cette tendance pour orienter la politique », soulignent-ils.

Ce constat n’exonère pas non plus les gouvernements de leur obligation de réduire au plus vite les émissions de carbone. « L’étendue et la persistance de ce phénomène [d’absorption] dans les années à venir demeurent incertaines », insiste Jürgen Knauer. Planter davantage d’arbres et préserver la végétation existante ne représente donc pas la solution miracle.

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