No water, no cry

Pas d'eau, pas de souci

Un partenariat florissant entre l'Université de Toronto et Performance Plants Inc. sème les germes d'une nouvelle génération de cultures résistantes à la sécheresse.
31 juillet 2006
Imaginez des champs cultivés où, même après plusieurs semaines de temps chaud et sec, les plantes conserveraient leur vigueur et leur fraîcheur. Ce rêve pourrait bien devenir réalité grâce aux travaux de Peter McCourt, un professeur de botanique à l’Université de Toronto.
 

En manipulant un gène qui modifie la résistance des plantes au manque d’eau, le professeur McCourt pourrait leur permettre de survivre à de courtes périodes de sécheresse. Performance Plants, une entreprise de biotechnologie canadienne établie à Kingston, en Ontario, développe et met à l’essai de nouvelles variétés de plantes à partir des recherches effectuées par Peter McCourt. Ce partenariat entre l’université et l’industrie pourrait bien transformer les pratiques agricoles.

« Si nous avions des cultures capables d’endurer une sécheresse puis de recommencer à croître au retour de la pluie, ce serait merveilleux », indique Steve Small, un agriculteur de troisième génération installé à Gull Lake, dans le sud-est de la Saskatchewan. « La sécheresse est notre principal ennemi. Elle peut faire la différence entre une bonne et une mauvaise année. »

Les données provenant de trois années d’essais intensifs dans différents sites en Saskatchewan et en Alberta indiquent que le rendement des plants de canola bénéficiant de la YPTMC (Yield Protection Technology, soit technologie de protection du rendement) de Performance Plants a constamment dépassé de 26% celui des cultures témoins.

Les plantes conservent l’humidité en fermant les minuscules pores, appelés stomates, qui se trouvent à la surface des feuilles. La fermeture des stomates est déclenchée par une hormone végétale, l’acide abscissique ou ABA. La détection de cette hormone est contrôlée par un gène baptisé ERA1. Le professeur McCourt a découvert qu’en manipulant ce gène, on peut amener les plantes à fermer leurs stomates plus tôt et de façon plus hermétique que la normale en situation de manque d’eau, ce qui leur permet de conserver leur humidité et de vivre plus longtemps.

À la différence des travaux portant sur des organismes génétiquement modifiés, où l’on combine le matériel génétique provenant de différentes espèces, ce projet applique simplement une approche de pointe à des techniques de sélection des plantes employées depuis des siècles. « Nous modifions les plantes de manière à les rendre très sensibles. Ainsi, en cas de sécheresse, même légère, elles peuvent rapidement interrompre leur transpiration pour réduire les pertes en eau. Par la suite, elles peuvent sans difficulté inverser le processus lorsque l’eau redevient présente dans le sol », indique Yafan Huang, conseiller scientifique en chef à Performance Plants.

Cette sensibilité accrue pourrait constituer une bénédiction pour les agriculteurs comme Steve Small. En effet, pour un grand nombre d’exploitants agricoles au Canada, la principale difficulté n’est pas la sécheresse catastrophique qui laisse derrière elle du sol craquelé. Ce sont plutôt les épisodes de quelques semaines de temps chaud et sec qui se produisent exactement au mauvais moment, entraînant l’arrêt de la croissance des plantes et une perte de rendement.

L’avantage essentiel de la technologie de Performance Plants est de permettre l’obtention de bons rendements, que les conditions soient favorables ou pas. C’est depuis plusieurs décennies que l’on cherche à mettre au point des cultures présentant une résistance à la sécheresse, une caractéristique perçue comme le Saint-Graal dans l’agriculture moderne. Toutefois, jusqu’à maintenant, plus de résistance à la sécheresse signifiait toujours moins du rendement.

« L’aspect révolutionnaire de cette nouvelle technologie réside dans le fait que le mécanisme de résistance à la sécheresse et de protection du rendement est contrôlé par un commutateur moléculaire intégré qui ne s’active que lorsque les plantes décèlent un manque d’eau dans le sol », dit Yafan Huang. « Ce mécanisme brillamment conçu permet aux plantes de donner leur plein rendement dans différentes conditions de croissance. »

Performance Plants poursuit la mise à l’essai de sa technologie YPT sur du canola pour la quatrième année, tout en l’adaptant à d’autres cultures comme le maïs, le soya, le coton, les plantes ornementales et l’herbe à gazon. M. Huang précise que l’on pourra sans doute voir une version commerciale de maïs résistant à la sécheresse pousser dans les champs des agriculteurs dès 2010.

Visionner un extrait d’une entrevue avec Peter McCourt de l’Université de Toronto et David Dennis, président-directeur général de Performance Plants.

Retombées

La nourriture et l’eau sont les éléments de base de la vie. Le recours à des plantes résistantes à la sécheresse permettant de produire davantage de nourriture avec moins d’eau contribuera à augmenter le rendement des cultures tout en préservant les réserves d’eau, puisque cela réduira les besoins en irrigation.

Selon Statistiques Canada, les agents stressants comme la sécheresse et le froid peuvent réduire le rendement des cultures dans une proportion pouvant atteindre jusqu’à 60 %. L’amélioration de la capacité des plantes à surmonter ces stress, en plus de comporter des avantages économiques pour le Canada, pourrait également jouer un rôle capital dans l’amélioration des méthodes de production alimentaire à l’échelle mondiale.

« Les applications possibles de cette technologie se chiffrent en milliards de dollars dès lors qu’elle sera appliquée aux cultures les plus répandues sur la planète, comme le soya, le riz et le maïs », souligne Peter McCourt, professeur de botanique à l’Université de Toronto. « Compte tenu des problèmes potentiels liés au changement climatique, les cultures résistantes à la sécheresse sont appelées à prendre de plus en plus d’importance. »

Le Canada a produit près de 24 millions de tonnes de blé en 2005. Si l’utilisation d’espèces résistantes à la sécheresse n’avait accru cette production que de 10 %, le supplément obtenu aurait été suffisant pour fournir au Brésil le quart du blé qu’il a consommé cette année-là.

Le simple fait de rendre ce genre de progrès possible fait déjà du Canada un acteur important dans le domaine des biotechnologies, et a contribué à la réputation internationale du partenariat entre le Département de botanique de l’Université de Toronto et Performance Plants.

En avril 2006, 25 chercheurs issus des plus grands laboratoires de sciences végétales du monde ont été invités à présenter des communications dans le cadre du colloque Arthur M. Sackler de la National Academy of Sciences à Washington, D.C. Selon Huang, Performance Plants n’a pu rallier les rangs de cette « élite », aux côtés du géant des biotechnologies Monsanto, qu’en raison du caractère novateur des travaux menés avec l’Université de Toronto sur les cultures résistantes à la sécheresse.

Les laboratoires de l’Université de Toronto et de Performance Plants suscitent l’intérêt de nombreux chercheurs de pointe dans le domaine des biotechnologies. Signe de l’attrait croissant de cette spécialité, l’Université de Toronto a décidé d’augmenter son personnel, qui compte actuellement 60 enseignants, ainsi que d’ajouter la phytogénétique au programme de cours du premier cycle. Le professeur McCourt évoque, parmi les principales raisons du succès de l’Université de Toronto, ses toits aménagés pour la culture, des installations de classe internationale, et la capacité qu’ont les botanistes du campus d’échanger avec les chercheurs en médecine.

Dernièrement, une campagne de recrutement visant à pourvoir un poste de chercheur à Performance Plants a suscité 300 candidatures. M. Huang a été tellement impressionné par la qualité des candidats qu’il a convaincu ses collègues d’engager deux chercheurs supplémentaires.

En 2005, l’association nationale de biotechnologie BIOTECanada a décerné à Performance Plants le prix de l’entreprise émergente la plus prometteuse. « Ce prix est un hommage au savoir et au dévouement de nos employés. Nous réussissons à recruter et à maintenir en poste certains des meilleurs innovateurs dans le domaine », indique M. Huang.

Partenaires

La relation entre le Département de botanique de l’Université de Toronto et Performance Plants remonte à près de 10 ans. Performance Plants est sur le point de mettre en marché des cultures résistantes à la sécheresse issues des recherches menées à l’Université de Toronto. Les idées ne circulent cependant pas à sens unique. Performance Plants a instauré un programme interne de découverte de gènes en vertu duquel elle réachemine les nouvelles souches à l’Université de Toronto pour la poursuite des essais. Ensemble, ces partenaires élargissent leurs activités à d’autres secteurs tels les biocarburants.En juin 2000, Performance Plants a commencé à verser des fonds de contrepartie à la Chaire de recherche industrielle en biotechnologie végétale du professeur McCourt, qui est financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG). Le CRSNG a récemment renouvelé sa subvention pour une période supplémentaire de cinq ans.

Pour en savoir plus

Consultez l’exposé présenté par Yafan Huang à la National Academy of Sciences à Washington, D.C. (Site anglophone)

Visitez le Conseil canadien du canola. (Site anglophone)