Assurer l’avenir des cultures : l’édition génétique peut-elle contribuer à la sécurité alimentaire ?

Une meilleure agriculture est nécessaire

Alors que notre civilisation est confrontée à la conjonction de la croissance démographique et de l'instabilité climatique, la question de la sécurité alimentaire revient au premier plan des enjeux importants à résoudre. À ce risque s'ajoutent de nombreux autres, rendant la question encore plus sensible, comme la dégradation continue de la biodiversité et l'extinction des espèces, la pollution, l'érosion des sols fertiles, l'urbanisation des terres arables, etc.

En conséquence, une pression massive s’exerce sur les agronomes et les phytologues pour qu’ils fournissent des solutions qui, idéalement, permettraient à la fois de séquestrer le carbone, d’augmenter la production alimentaire et de réduire l’impact sur les terres arables.

« Si nous ne faisons pas les choses correctement, je ne pense pas que quoi que ce soit d'autre ait vraiment d'importance. »

Le secrétaire d'État américain Anthony Blinken lors de l'événement « Solutions mondiales pour la sécurité alimentaire » à New York en septembre 2023

L'un des outils les plus prometteurs est le génie génétique, mais son objectif diffère de celui des techniques précédentes d'édition génétique des cultures. Alors que l'objectif précédent était d'obtenir des rendements plus élevés à tout prix et en conjonction avec des intrants chimiques lourds, des méthodes plus avancées pourraient également combiner une production accrue et des résultats plus durables.

C'est l'argument développé par Stephen Long, professeur de sciences des cultures et de biologie végétale à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, dans une publication¹ intitulé "Besoins et opportunités pour des cultures à l'épreuve du futur et l'utilisation de systèmes de culture pour atténuer le changement atmosphérique ».

Une planète en mutation

Un tableau sombre ?

Avant d'aborder la question de l'adaptation, il est essentiel de comprendre ce qui change, et le tableau est extrêmement complexe. Le réchauffement climatique devrait non seulement modifier les conditions climatiques moyennes, rendant certaines zones plus fertiles et d'autres moins fertiles, mais aussi accroître la fréquence et la gravité des phénomènes extrêmes.

Cela comprend les températures extrêmes, la sécheresse, les inondations et les niveaux d’ozone de surface, qui peuvent tous avoir un impact considérable sur le rendement des cultures, encore plus qu’un changement global des conditions moyennes, pour lequel un changement des méthodes agricoles pourrait suffire.

Le taux de CO2 atmosphérique a atteint 427 ppm en 2024 et devrait atteindre environ 600 ppm d'ici 2050-2060. Dans un tel scénario, la température moyenne mondiale pourrait augmenter de 1.2 °C supplémentaire d'ici 2050-60, soit jusqu'à 2.7 °C au-dessus des températures préindustrielles.

En ce qui concerne l’alimentation, le monde aura besoin de 35 à 56 % de nourriture en plus d’ici 2050, en raison de l’augmentation de la consommation par habitant, de la croissance démographique et du gaspillage accru de la production alimentaire à mesure que davantage de personnes se déplacent vers les villes.

Si l’on ajoute à cela les pertes de récoltes attendues en raison d’événements extrêmes et de changements climatiques, cela se traduit approximativement par la nécessité de presque doubler la production alimentaire mondiale d’ici 2050.

Pas toutes de mauvaises nouvelles

Cependant, l'augmentation des concentrations de CO2, responsable du changement climatique, a un effet positif : elle stimule la croissance des plantes. De fait, des concentrations accrues de CO2 sont couramment utilisées dans les serres pour accroître les rendements.

« Les cultivars d’élite modernes de riz et de soja montrent des augmentations de rendement d’environ 30 % avec l’élévation du CO2 aux niveaux prévus pour 2050-60.

Les cultures C4 (maïs et sorgho) ne montrent pas d'augmentation de rendement, car elles sont déjà saturées en CO2 aux niveaux déjà élevés d'aujourd'hui.

C'est particulièrement vrai pour les plantes à métabolisme C3, qui comprennent la plupart des cultures non tropicales et constituent une grande partie des cultures de base mondiales (les plantes C4 ont un métabolisme différent, qui concentre le CO2 dans la feuille avant la photosynthèse, il est donc logique que les niveaux de CO02 ambiants soient moins pertinents pour elles).

Source: GforG

Une autre bonne nouvelle est que doubler les rendements des cultures est non seulement possible, mais déjà réalisé, du moins pour certaines cultures spécifiques.

Par exemple, les investissements massifs en R&D des sociétés agricoles ont déjà doublé le rendement du maïs, tandis que d’autres cultures de base, comme le riz, le blé, les pommes de terre et le sorgho (importants en Afrique et dans les régions tropicales) sont à la traîne.

Source: Éditions de la Royal Society

Faire face aux problèmes agricoles

Ozone de basse altitude

L'ozone troposphérique (O3) est un polluant secondaire formé par l'action de la lumière solaire sur les composés organiques volatils et les oxydes d'azote présents dans les masses d'air polluées.

Aujourd’hui, des niveaux supérieurs à 100 ppb sont fréquemment observés dans les zones rurales de la ceinture de maïs américaine, avec des niveaux nettement plus élevés dans les principales zones de production agricole de Chine et d’Inde.

Aux États-Unis, l'ozone entraîne déjà des pertes de 5 % pour le soja et d'environ 10 % pour le maïs, ce qui représente un coût annuel d'environ 9 milliards de dollars. Au total, cela pourrait entraîner jusqu'à 10 % de pertes des récoltes mondiales.

La modification génétique de l'anatomie végétale, en particulier des stomates (zones laissant entrer l'air dans les feuilles), pourrait réduire la pénétration de l'ozone et ses dommages. Avec l'augmentation de la concentration en CO2, la réduction de l'ouverture des stomates ne devrait pas avoir d'impact significatif sur l'efficacité de la photosynthèse.

Source: ScienceFacts

Stimuler la production d’antioxydants dans la plante pourrait également aider à réduire l’oxydation par les molécules d’ozone et à améliorer la résistance globale des plantes au stress.

Sécheresse et utilisation de l'eau

Des températures plus élevées et des conditions météorologiques plus extrêmes devraient être associées à davantage de pénuries d’eau.

D’ici 2050, les pertes de rendement mondiales dues à la sécheresse devraient atteindre 21.3 % pour le maïs, contre une moyenne précédente de 12.0 % pour la période 1961-2006, et de 9.6 % à 15.5 % pour le blé.

La proportion de régions touchées par la sécheresse augmentera le plus en Afrique et en Océanie, passant de 22 % et 15 % actuellement respectivement à 59 % et 58 % d’ici la fin du siècle.

Ici aussi, une ouverture plus faible des stomates pourrait contribuer à réduire les besoins en eau des plantes et à réduire le stress pendant les sécheresses.

Le résultat a été une amélioration de 15 % de l'efficacité d'utilisation de l'eau au niveau des feuilles pour le tabac cultivé en plein champ et une diminution de 30 % de la consommation d'eau pour la plante entière. En raison de la rapidité avec laquelle il peut être génétiquement modifié, le tabac est souvent utilisé comme banc d'essai pour étudier des altérations applicables à diverses autres plantes.

Le génie génétique, comme l’introduction de Bacillus subtilis L'introduction de la protéine de choc froid B (cspB) dans la plante peut améliorer la résistance à la sécheresse, mais elle n'a pas encore été traduite en applications commerciales.

Stimuler la séquestration du carbone

En fin de compte, les plantes sont des machines qui transforment l'eau, le CO2 et la lumière du soleil en matière organique. Seulement 50 % de la biomasse des cultures est récoltée, le reste restant sous forme de tiges ou de racines.

Si cette matière organique pouvait rester dans le sol, au lieu de se décomposer en quelques années, elle augmenterait le puits net de carbone terrestre de 50 %.

Des racines plus profondes combinées à des méthodes de culture sans labour pourraient être la réponse, avec plusieurs mécanismes s'activant simultanément lorsque des systèmes racinaires plus forts sont conçus, soit par manipulation génétique, soit par des programmes de sélection dédiés :

• Améliorer la qualité du sol et sa capacité à retenir l'eau.
• Améliorer la résistance de la plante à la sécheresse, en maintenant l'absorption du carbone plus élevée à tout moment.

En modifiant la composition de la paroi cellulaire, avec plus de lignine et plus de longues molécules de carbone, on pourrait également rendre la matière organique morte résultante beaucoup plus résistante à la décomposition, piégeant le carbone sous terre pendant des décennies, voire des siècles et plus.

Enfin, une approche encore plus proactive pourrait être adoptée, visant à « cultiver » et à piéger le carbone directement à l'échelle industrielle. Les scientifiques ont identifié des graminées vivaces C4 à haute productivité, comme Miscanthus × giganteus ou panic raide (Panicum virgatum) et la spartine des prairies (Spartine pectinée), qui peut piéger jusqu'à 130 tonnes de CO2 par hectare en un an, voire plus pour certaines variétés.

En utilisant la BECCS (bioénergie avec capture et stockage du carbone), cette biomasse pourrait être brûlée pour produire de l’électricité, et le CO2 résultant serait capturé et transféré vers un stockage souterrain profond.

Source: Penn State University

Élaborer des réglementations appropriées

Naviguer dans les contradictions

L’un des problèmes liés au déploiement à grande échelle de telles cultures modifiées capables d’accroître le rendement face au changement climatique, ou même de contribuer à l’atténuer, est qu’il nécessitera certainement l’utilisation de cultures OGM.

Dans ce contexte, la réticence des grandes régions à utiliser ces cultures peut constituer un obstacle majeur à toute solution biotechnologique au changement climatique et à la pénurie alimentaire.

C'est particulièrement vrai pour l'UE, qui interdit souvent purement et simplement les cultures OGM. Mais d'autres régions ont également tendance à interdire totalement les OGM des labels biologiques, malgré des objectifs stricts visant à accroître la part de leur agriculture sous label biologique.

Ainsi, dans le contexte législatif actuel, protéger l’environnement avec davantage d’agriculture biologique pourrait signifier nuire à l’environnement en manquant des rendements améliorés et en augmentant la capture du carbone.

Ce fut le sujet d'une publication dans la prestigieuse revue scientifique Cell² intitulé "Nouvelles techniques génomiques en production biologique : considérations pour une réglementation européenne fondée sur la science, efficace et acceptable ».

CRISPR et autres nouvelles techniques génomiques (NGT)

Une question clé est de distinguer nouvelles techniques génomiques (NGT) des méthodes plus anciennes et plus rudimentaires utilisées auparavant pour créer des OGM.

Cette méthode de génie génétique beaucoup plus contrôlée et précise comprend CRISPR-Cas9, la technologie de nucléase dirigée (SDN), la mutagenèse dirigée par oligonucléotides (ODM) et la méthylation de l'ADN dépendante de l'ARN (RdDm).

Contrairement à l’insertion d’un gène étranger dans une plante, le NGT peut soit créer une mutation ciblée qui aurait pu se produire naturellement, soit insérer du matériel provenant d’une plante qui aurait pu se croiser naturellement avec la culture cible.

« L’agriculture biologique peut jouer un rôle important dans la transition vers des systèmes alimentaires plus durables,

Une plus grande attention portée à l’efficacité et à la résilience peut être obtenue en introduisant une plus grande diversité de cultures, dont le développement peut être facilité et accéléré par les NGT.

Ainsi, même si elles ne sont pas entièrement « naturelles », les NGT ne créent pas non plus quelque chose de nouveau qui n’aurait jamais pu se produire spontanément, mais plutôt « guident simplement la main de la nature ».

Les partisans de cette position soutiennent qu’il est nécessaire de comprendre la nature des NGT et d’établir des distinctions nuancées entre les technologies envisagées (OGM versus NGT).

Les labels bio peuvent-ils s’adapter aux NGT ?

L’une des principales raisons pour lesquelles les régulateurs et le public sont réticents à accepter même les NGT « naturels » dans le label biologique est que cela pourrait nuire à la perception de ce label.

Au lieu de cela, les auteurs de l’article proposent de créer des systèmes étiquetés « biologique + NGT » qui précisent clairement qu’il ne s’agit pas seulement du système d’agriculture « biologique classique », mais également des OGM habituels.

Si l’agriculture biologique est un type de production agricole promu dans l’UE, toutes les formes de production biologique (y compris NGT+) devraient être acceptées lors de l’évaluation de la portée des objectifs biologiques dans l’UE.

Cela pourrait ouvrir la voie à une plus large diffusion des méthodes de culture biologique, sans compromettre les rendements. D'autant plus que les labels bio vont bien au-delà de la simple variété végétale, mais aussi des méthodes de culture comme l'utilisation de pesticides et d'herbicides, les méthodes de labour et de plantation, etc.

Réflexions finales sur l'édition génétique et la résilience agricole

L’évolution des conditions climatiques et la demande accrue de nourriture constituent à la fois un risque majeur et une opportunité majeure.

D'un côté, cela pourrait causer d'énormes souffrances humaines et des dommages écologiques considérables. De l'autre, cela pourrait nous inciter à créer des formes d'agriculture meilleures et plus durables.

Cela passera probablement par une modification de la génétique de nos cultures, comme c'est le cas depuis le début de l'agriculture.

Les nouvelles techniques génomiques peuvent désormais utiliser la richesse des données génomiques accumulées au cours des dernières décennies pour créer des plantes plus résilientes et plus productives.

Parallèlement, nos réglementations et notre perception du génie génétique doivent également évoluer. L'objectif ultime de protection de l'environnement devra surmonter les idées reçues sur les OGM, nées à une époque où le génie génétique était encore relativement primitif.

Cela ne signifie pas que la modification incontrôlée de notre biosphère doit se généraliser, mais qu’une approche plus ouverte et plus prudente, exploitant tous les nouveaux outils disponibles, pourrait fournir les meilleurs résultats possibles tout en atténuant la plupart des risques.

Innovateur en génie génétique des plantes

Corteva

Corteva est un leader mondial dans le domaine des technologies agricoles, notamment des produits chimiques et des semences. L'entreprise est également très active dans les nouvelles technologies agricoles comme la robotique.

Avec 17.2 milliards de dollars de ventes nettes en 2023, plus de 22,500 10,000,000 employés et plus de XNUMX XNUMX XNUMX de clients, l'entreprise est l'une des plus grandes de son secteur, avec ses concurrents américains Bayer et Syngenta.

Dans l’ensemble, et peut-être en raison d’une tendance plus profonde à la réduction de la consommation et à une concurrence accrue, les ventes de produits chimiques (pesticides, herbicides, etc.) ont diminué en 2024, tandis que les ventes de semences ont augmenté.

Source: Corteva

En y regardant de plus près, l'activité principale de Corteva dans le domaine des semences concerne le maïs et le soja, qui représentent la majeure partie du chiffre d'affaires de l'entreprise dans ce segment. Plus particulièrement, Graine de soja « Enlist E3 » de Corteva, avec une résistance à 3 herbicides (2,4-D choline, glyphosate et glufosinate), est passé de moins de 5 % en 2019 à plus de 65 % du marché américain.

Dans le secteur de la protection des cultures/des produits chimiques, plus de la moitié des ventes concernaient des herbicides, le reste étant principalement composé d'insecticides et de fongicides.

Corteva a construit son activité actuelle autour de l’agriculture industrielle traditionnelle, qui reste une activité très rentable qui soutient le budget actuel de R&D.

Cependant, comme nous l’avons évoqué ici et dans un précédent «Fl'avenir de l'agriculture« Dans cet article, de nouvelles possibilités s’ouvrent, avec Corteva en tête :

• Edition de gènes des cultures existantes, y compris en utilisant la technologie CRISPR.
• Un pôle d'innovation pour les startups agro-technologiques, Catalyseur Corteva. "Une plateforme d'apprentissage automatique contribue aux efforts visant à aménager le secteur et à identifier les technologies pertinentes pour les priorités de recherche de Corteva. »
• Biostimulants, biocontrôle et autres produits d'origine naturelle comme les phéromones d'insectes avec des performances éprouvées et prévisibles.
• Bactéries fixatrices d'azote (BlueN™ ou Utrisha™ N) pour créer un engrais supplémentaire sans produits chimiques.
• Céréales bio-fortifiées en vitamine A pour améliorer la nutrition dans les pays pauvres.
• Robots marcheurs pour les cultures en rangs.
• Expériences d'implémentation de l'IA dans les exploitations agricoles, de la cueillette des fruits à l’identification des meilleures plantes pour la sélection des caractères en vue de la production de semences.
• Suite complète de solutions logicielles, depuis les données d’imagerie terrestre jusqu’aux logiciels de gestion agricole et au suivi et à la vente de crédits carbone.

Corteva étudie également activement la future demande croissante de biocarburants verts et de protéines de spécialité, chacun représentant un marché potentiel de 10 à 30 milliards de dollars d'ici 2035.

Source: Corteva

Ainsi, dans l’ensemble, bien que Corteva soit un géant des « anciennes » méthodes d’agriculture industrielle, elle est également clairement consciente des changements du secteur et se positionne pour devenir une entreprise tout aussi grande et prospère, adaptée aux pratiques agricoles en évolution rapide.

Actualités et développements récents concernant l'action Corteva (CTVA)

Études référencées

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Besoins et opportunités pour des cultures à l'épreuve du temps et l'utilisation de systèmes de culture pour atténuer le changement atmosphérique. Phil. Trans. R. Soc. 29 mai 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) Nouvelles techniques génomiques en production biologique : considérations pour une réglementation européenne scientifiquement fondée, efficace et acceptable. Cell Reports Sustainability, 30 mai 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>