Riz OGM; pour nourrir une humanité croissante ! La génomique.

Publié le par Alain Genestine


Selon un ancien proverbe chinois, « les objets précieux ne sont ni les perles ni le jade mais les cinq céréales, le riz étant la plus parfaite de toutes  ». En effet, si on se base sur la consommation mondiale quotidienne, le riz est plus précieux que les perles : environ la moitié des habitants de la planète consomment du riz chaque jour. Pour un fort pourcentage d'entre eux, le riz est la principale, voire la seule, source de calories.

 

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Produire en quantités suffisantes un riz riche en nutriments est indispensable pour satisfaire les besoins de la population mondiale. Si l'obtention de nouvelles variétés de riz par les moyens classiques a considérablement augmenté la production de riz, les programmes de collaboration internationale ont permis de mieux comprendre le génome du riz, ce qui laisse entrevoir la mise au point de nouvelles variétés donnant de plus gros rendements et offrant une plus grande résistance aux maladies.

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Une seconde révolution verte


Au cours de 40 ou 50 dernières années, les scientifiques ont pu améliorer considérablement le rendement, la résistance aux maladies et la valeur nutritive du riz et d'autres plantes. Ils ont obtenu ces résultats en appliquant des méthodes classiques de croisements génétiques entre des variétés de plantes et la sélection par le phytogénéticien de la lignée la plus désirable. Cette phase de l'amélioration de la production agricole a été appelée la « révolution verte » et un éminent généticien, Norman Borlaug, a obtenu le prix Nobel de la paix en 1970 pour sa contribution à l'accroissement de la production agricole mondiale.

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Participants à l'IRGSP : l'auteur est la troisième personne à partir de la gauche, au premier rang
« Participants à l'IRGSP : l'auteur est la troisième personne à partir de la gauche, au premier rang.  »
Takuji Sasaki


Toutefois, au XXIe siècle, l'accroissement de la population mondiale, ajouté à la diminution des superficies consacrées à l'agriculture, complique considérablement la capacité qu'a le monde de se nourrir. Une seconde « révolution verte » est donc nécessaire.

Un outil qui peut favoriser cette seconde révolution verte est déjà utilisé : c'est la génomique, qui implique la compréhension des gènes contenus dans un organisme et la façon dont ils affectent sa croissance et son développement. La génomique a fait un grand pas en avant il y a une dizaine d'années quand les scientifiques de l'Institut de recherche génomique des États-Unis ont réussi à déterminer la séquence complète (la carte de la composition génétique) d'un micro-organisme autonome, Haemophilus influenzae, la bactérie qui cause la grippe. Les techniques mises au point à l'Institut sont à présent largement utilisées pour déterminer la composition génétique de tous types d'organismes, y compris les animaux, les végétaux et les champignons.

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Le génome du riz

Au début des années 1990, des scientifiques japonais avaient entamé des recherches sur le séquençage du génome du riz. Dans le but d'accélérer ces travaux et de mettre à profit une expertise internationale, un groupe de chercheurs de plusieurs pays, dirigé par des scientifiques japonais, a lancé, en 1998, le Projet international de séquençage du génome du riz. Grâce à des fonds fournis par de nombreux pays dont le Japon, la Chine, la Corée, la Thaïlande, l'Inde, la France, le Brésil, Taiwan et les États-Unis, des centaines de scientifiques de nombreux pays ont contribué au séquençage du génome du riz. Cette collaboration internationale a permis une division du travail et la répartition des coûts parmi les participants. Elle a également donné aux pays participants un enjeu précis dans le projet et la possibilité d'obtenir la reconnaissance de leur participation au séquençage complet ou partiel d'un chromosome. Ce projet a été mené à bien en décembre 2004 et les résultats ont été publiés en août 2005.

L'IRGSP a permis d'identifier la présence de plus de 37.000 gènes dans le génome du riz, soit un nombre de gènes plus élevé que dans le génome humain. L'analyse d'autres séquences du génome du riz avec la séquence IRGSP a permis de repérer plus de 80.000 nouveaux marqueurs génétiques - les gènes qui produisent un trait reconnaissable - ce qui permettra aux phytogénéticiens d'accélérer leurs programmes de reproduction et de mettre au point des variétés de riz plus robustes.

Avant même que l'IRGSP n'ait achevé sa tâche, les chercheurs du projet mettaient leurs découvertes à la disposition des scientifiques du monde entier en vue de leur utilisation dans une vase gamme de recherches sur la biologie végétale. Ainsi a notamment été découvert le gène qui détermine la date de floraison du riz. La durée du jour, c'est-à-dire la durée de la lumière du jour par opposition à l'obscurité, qui varie selon les saisons, détermine la floraison des plantes telles que le riz et par conséquent la date de leur germination. En identifiant le mécanisme de floraison du riz, les scientifiques peuvent désormais tenter de mettre au point des variétés de riz qui fleurissent plus tôt, prolongeant ainsi la saison de croissance pour les agriculteurs.

Des applications plus vastes

Indépendamment du rôle important qu'il joue dans l'agriculture mondiale, le riz présente un autre intérêt pour les scientifiques. On sait que les primates tels que les humains et les chimpanzés ont des gènes et génomes similaires. La même relation existe entre le riz et ses proches parents, des céréales telles que le blé, le maïs, l'orge, le sorgho et le millet. Pour des raisons financières et techniques, une séquence complète du génome n'est actuellement disponible que pour le riz. Mais étant donné les rapports étroits qui existent entre les céréales, les scientifiques qui font des recherches sur d'autres céréales ont été en mesure d'utiliser le génome du riz pour faire progresser leurs travaux. En fait, ils ont pu utiliser la séquence du génome du riz pour identifier un important gène de l'orge impliqué dans la résistance de cette céréale à un champignon pathogène responsable d'une maladie, la rouille poudreuse.

Les avantages du projet du génome du riz sont manifestes :

  • Au fur et à mesure que de nouvelles plantes et espèces végétales plus robustes seront obtenues et que l'on comprendra mieux la biologie fondamentale des plantes, on pourra mieux répondre aux besoins d'une population mondiale en expansion au 21e siècle.
  • La collaboration qui caractérise les travaux de l'IRGSP montre l'ampleur des progrès scientifiques qui peuvent être réalisés quand des experts du monde entier ont accès à leurs travaux de recherche réciproques.
  • L'IRSGP a montré, d'une part, qu'il n'est pas nécessaire que les travaux scientifiques les plus récents mettent en jeu uniquement les pays hautement développés, et d'autre part que les efforts internationaux de collaboration peuvent aider les pays moins développés à acquérir des technologies de pointe.
  • L'expérience de l'IRGSP donnera vraisemblablement lieu à de nouveaux efforts caractérisés par une plus forte collaboration. Cela a déjà commencé avec le Rice Functional Genomics Consortium - collaboration entre scientifiques étrangers pour accroître la compréhension des fonctions des quelque 37.000 gènes du riz dans le but de faire face aux besoins mondiaux croissants en matière de production.

Partenariats entre secteurs public et privé

Il est manifeste que mener à bien la mission de l'IRSGP a été une entreprise ardue et semée d'obstacles. Le plus gros problème à résoudre impliquait les travaux parallèles entrepris par Monsanto et Syngenta, deux géants de l'agro-industrie, et par un centre de recherche chinois, l'Institut de génomique de Beijing, en vue du séquençage du génome du riz. L'IRGSP a par la suite collaboré avec Monsanto et Syngenta, établissant un partenariat extrêmement productif entre les secteurs public et privé. Ce partenariat a permis d'incorporer des données du secteur privé dans les résultats de travaux publics de recherche.

Les avantages de ce type de partenariat ont largement compensé toutes les difficultés rencontrées. En plus de fournir une ressource précieuse aux scientifiques et agriculteurs du monde entier, le succès des travaux de l'IRGSP montre que la collaboration scientifique internationale est productive et qu'elle sert des objectifs plus importants que ses buts initiaux. Il est certain que la collaboration internationale devrait également être considérée comme une stratégie salutaire pour d'autres importantes entreprises scientifiques.


Ce qui, au départ, était un projet de recherche japonais est devenu une entreprise de recherche internationale qui a fourni un outil clé pour progresser vers une seconde « révolution verte ». En faisant intervenir des chercheurs et des ressources de nombreux pays, le Projet international de séquençage du génome du riz (IRGSP) a dressé, en 2005, une « carte » de la composition génétique du riz. Cette carte permettra aux phytogénéticiens d'accélérer leurs programmes de reproduction et de mettre au point des variétés de riz plus robustes et aux agriculteurs d'améliorer leurs méthodes culturales et de prolonger la saison des cultures. En outre, les scientifiques ont pu utiliser le génome complet du riz pour faire progresser leur étude sur d'autres céréales.

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C. Robin Buell est chercheur associé à l'Institut de recherche génomique et a participé à l'IRGSP.(en bleu ciel)

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