Microbiomes végétaux ingénierés – protéger les cultures avec des bactéries

Un monde caché

Pendant longtemps, les sciences biologiques se sont concentrées exclusivement sur l’organisme « principal », qu’il s’agisse du corps humain ou d’une tige de maïs. Mais avec l’augmentation des connaissances, toute la complexité du monde vivant est apparue.

Nous comprenons maintenant que presque chaque organisme complexe vit en symbiose avec un « microbiome », une population complexe et changeante de microbes et de champignons. Le microbiome est aujourd’hui reconnu comme un facteur clé de la santé humaine, en particulier le microbiome intestinal.

Source: NIH.gov

De même, la santé des plantes est étroitement liée au microbiome du sol et même aux microbes présents dans la plante elle-même.

Ils peuvent améliorer la nutrition de la plante, son approvisionnement en eau et, peut‑être plus important encore, aider à protéger la plante contre les ravageurs et les maladies.

Source: Energy.gov

Le microbiome peut-il être modifié ?

Composés de centaines voire de milliers d’espèces microbiennes, les microbiomes sont d’une complexité immense. Cela rend leur étude difficile, et déterminer à quoi ressemble un microbiome « sain » est parfois compliqué.

Une façon quelque peu grossière d’« améliorer » un microbiome consiste à y ajouter des organismes supplémentaires. C’est ce que les traitements probiotiques font pour les humains et les animaux. Et ce que l’ajout de bactéries fixatrices d’azote ou de mycorhizes au sol tente de reproduire en agriculture. Cela peut donner de bons résultats si le microbiome est fortement perturbé, mais peut être d’une utilité minimale voire nulle si le microbiome est déjà établi.

Une autre approche consiste à nourrir le microbiome, en l’aidant à s’équilibrer en alimentant les microbes « appropriés ». En santé humaine, il s’agit de l’administration de prébiotiques. Cela peut être très efficace, car cela permet au microbiome de s’équilibrer naturellement, en lui offrant les bonnes conditions.

Cela peut être beaucoup plus difficile à réaliser pour les plantes, où le microbiome se trouve dans le sol, voire à l’intérieur de la plante.

Prébiotiques agricoles

Une collaboration internationale entre chercheurs de Chine, d’Australie et d’Autriche pourrait détenir la solution. Ils se sont concentrés sur le riz, source alimentaire vitale pour des milliards de personnes, mais ces résultats pourraient être étendus à d’autres cultures essentielles.

Ils ont découvert que la production biochimique de lignine par la plante peut moduler la population de bactéries bénéfiques. La lignine est un polymère présent dans les parois cellulaires des plantes et abondant dans le bois.

Plus précisément, ils ont identifié un gène spécifique responsable de la biosynthèse de la lignine. Désactiver ce gène réduit la population de bactéries bénéfiques. Au contraire, une expression supérieure à la normale de ce gène augmente la proportion de bactéries bénéfiques dans le microbiome.

(les modifications génétiques ont changé la production d’acide 4‑hydroxycinnamique / 4‑HCA / acide p‑coumarique, ce qui affecte la population de bactéries de l’ordre des Pseudomonadales)

Source: Nature

Cela ouvre la voie à un nouveau type de cultures OGM. Au lieu de produire une toxine comme de nombreuses plantes OGM commerciales actuelles, telles que le riz modifié (ou d’autres cultures), cela favoriserait un microbiome bactérien plus sain et diversifié.

Protection accrue contre les maladies

L’amélioration de la composition du microbiome a eu un impact direct sur la santé des cultures. La variété de riz génétiquement modifiée était plus résistante au mildiou bactérien (Xanthomonas oryzae), cause majeure de pertes de récoltes en Asie.

Normalement, sa propagation est contrôlée avec des pesticides. Un microbiome plus sain peut aider à réduire l’utilisation de ces pesticides. Et protéger contre les maladies de manière plus dynamique et durable qu’en recourant à des OGM chimiques ou producteurs de toxines.

Options non‑OGM ?

Il est possible qu’une approche non‑OGM puisse également être adoptée. Les variétés de riz pourraient être sélectionnées en fonction de leur production de 4‑HCA, puis la santé de leur microbiome testée.

Cela pourrait ouvrir le champ à de nouvelles méthodes de sélection pour développer des variétés de riz nécessitant moins de pesticides pour être productives.

Il serait également nécessaire d’apporter cette découverte aux pays et régions entières comme l’UE qui restreignent l’utilisation commerciale des OGM.

Actions liées au microbiome agricole

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

L’une des plus grandes entreprises du domaine des biostimulants, dont les prébiotiques végétaux sont une sous‑catégorie, est Corteva Agriscience. La société était la branche agrisciences du géant chimique DowDuPont avant d’être scindée en société indépendante.

Source: Corteva Agriscience

L’entreprise est fortement impliquée dans l’introduction de la robotique, des drones et de l’IA en agriculture. Elle promeut également des pratiques agricoles plus écologiques et durables, comme le non‑labour, la rotation des cultures, l’utilisation ciblée des pesticides, l’adaptation au changement climatique, la limitation de l’érosion du sol, les cultures de couverture, et même les phéromones pour influencer le comportement des insectes, etc.

Source: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer est à la fois une entreprise pharmaceutique et un important fournisseur du secteur agricole depuis son acquisition de Monsanto, leader des pesticides et des cultures OGM.

Dire que l’acquisition ne s’est pas bien passée est un euphémisme. Monsanto est devenu la cible de dizaines de milliers de procès pour les liens éventuels entre le cancer et son pesticide phare, le glyphosate (commercialisé sous le nom de Roundup).

Les coûts continus de ces procès, ainsi que les dommages à la réputation qui en découlent, ont fait baisser le cours de l’action de l’entreprise. Maintenant, avec un nouveau PDG, Bayer pourrait bientôt être scindée en 2 ou 3 sociétés différentes, séparant le secteur pharmaceutique du secteur agrisciences.

Source: Fortune.com

Néanmoins, le département Crop Sciences de Bayer est un leader mondial des OGM, et il pourrait exploiter cette expertise pour développer une nouvelle variété de riz et d’autres cultures clés améliorant le microbiome du sol. Cela pourrait s’avérer à la fois rentable et un bon moyen d’essayer de réparer l’image ternie de l’entreprise.

Le département agricole de Bayer est également un investisseur majeur dans les startups agricoles et un fort innovateur.

Source: Bayer

Notamment, Bayer a signé un partenariat avec Microsoft pour combiner le système de gestion de données Azur du géant technologique avec l’expertise de Bayer dans l’utilisation de données provenant de satellites, de capteurs de terrain, de drones, d’équipements de terrain et de capteurs de sol afin de créer des fermes véritablement modernes et connectées.

Source: Bayer

Elle est également leader dans la variété de semences et l’édition génétique des plantes, avec plus de 500 nouvelles variétés de cultures dans son pipeline (et 250 nouvelles enregistrements de cultures en 2022).

Source: Bayer

Entreprises du microbiome agricole

Les petites entreprises encore non cotées travaillent directement sur le sujet du microbiome végétal.

Lavie-Bio

L’entreprise travaille sur six produits différents dans son pipeline, dont un en partenariat avec Corteva Agriscience.

Source: Lavie-Bio

Un produit a déjà atteint le stade de commercialisation, vendu sous la marque Yalos™.

La technologie Yalos et Lavie‑Bio se concentre principalement sur des souches propriétaires de bactéries capables d’augmenter la productivité des cultures.

Microendo

L’entreprise mexicaine produit un biofertilisant adapté à chaque culture.

Pour ce faire, ils collectent et utilisent le microbiome existant des plantes. Cela inclut les microbes présents à l’intérieur de la plante.

Source: Microendo

IndigoAg

Les chercheurs de l’entreprise analysent les plantes qui performent mieux que leurs voisines, à la recherche d’avantages microbiens pouvant être reproduits sur l’ensemble des champs. Ces microbes naturels sont ensuite assemblés dans une formulation commerciale pour revitaliser les champs souffrant de microbiomes endommagés ou appauvris.

Source: Indigo

IndigoAg est également active dans le domaine des certificats de crédits carbone pour les agriculteurs.

AgBiome

AgBiome se concentre sur des microbes antifongiques capables d’aider à protéger les cultures contre les maladies fongiques.

À cette fin, elle a développé sa propre collection de souches microbiennes entièrement séquencées (la plateforme GENESIS – Gene and Strain Identification System). Elle peut être utilisée en agriculture, mais aussi pour toutes les autres applications possibles du microbiome, comme les usages industriels ainsi que la santé animale et humaine.

Source: AgBiome

Pivot Bio

Un rôle clé des microbiomes du sol est d’héberger des bactéries fixatrices d’azote, qui prélèvent l’azote de l’air et le transforment en engrais.

Cependant, ces bactéries fonctionnent généralement uniquement avec les cultures légumineuses.

Source: Pivot Bio

Pivot Bio a développé les premiers microbes fixateurs d’azote pour les cultures céréalières.

Cela pourrait remplacer l’engrais azoté synthétique, produit à partir de combustibles fossiles, par une solution organique et neutre en carbone.

Biome Makers

Biome Makers a créé la plus grande base de données mondiale de microbiomes du sol, avec 14 millions de références taxonomiques utilisant le séquençage de nouvelle génération (NGS), provenant de 188 cultures dans plus de 50 pays.

Cela lui permet d’utiliser sa technologie BeCrop® Test pour améliorer la santé du sol, les rendements agricoles et réduire les coûts (comme l’utilisation inutile d’engrais, par exemple).

Source: Biome Maker