Préparer les cultures pour l’avenir : l’édition génétique peut-elle relever le défi de la sécurité alimentaire ?

Une agriculture meilleure nécessaire

Alors que notre civilisation fait face à la combinaison d’une population croissante et d’une instabilité climatique, la question de la sécurité alimentaire refait surface au premier plan des enjeux importants à résoudre.

À cela s’ajoutent de nombreux autres risques, rendant la problématique encore plus sensible, tels que les dommages continus à la biodiversité et les extinctions d’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 scientifiques végétaux pour fournir des solutions qui, idéalement, permettraient simultanément la séquestration du carbone, l’augmentation de la production alimentaire et la réduction de l’impact sur les terres arables.

« Si nous ne réussissons pas cela, je ne pense réellement que rien d’autre n’a vraiment d’importance »

Secrétaire d’État américain Anthony Blinken lors de l’événement Global Solutions for Food Security à New York en septembre 2023

L’un des outils les plus prometteurs est le génie génétique, mais il a un objectif différent de celui des précédentes éditions génétiques des cultures. Alors que l’accent était auparavant mis sur l’augmentation des rendements à tout prix et en parallèle avec des intrants chimiques lourds, des méthodes plus avancées pourraient combiner une production plus élevée avec 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 intitulée « Needs and opportunities to future-proof crops and the use of crop systems to mitigate atmospheric change ».

Une planète en mutation

Un tableau sombre ?

Avant de discuter des moyens d’adaptation, nous devons comprendre ce qui change, et le tableau est extrêmement complexe. On s’attend à ce que le réchauffement climatique ne modifie pas seulement les conditions moyennes, rendant certaines zones plus fertiles et d’autres moins, mais augmente également la fréquence et la gravité des événements extrêmes.

Cela comprend les températures extrêmes, la sécheresse, les inondations et les niveaux d’ozone de surface, qui peuvent tous affecter de manière dramatique le rendement des cultures, encore plus qu’un simple changement des conditions moyennes, pour lequel une modification des méthodes agricoles pourrait suffire.

Le CO₂ atmosphérique a atteint 427 ppm en 2024 et devrait atteindre environ 600 ppm d’ici 2050‑2060. Dans ce scénario, la température moyenne mondiale pourrait augmenter de 1,2 °C supplémentaire d’ici 2050‑2060, 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 supplémentaire d’ici 2050, en raison d’une hausse de la consommation par habitant, d’une population croissante et d’une augmentation du gaspillage de la production alimentaire à mesure que davantage de personnes s’installent en ville.

Lorsque l’on combine cela aux pertes de récoltes attendues dues aux événements extrêmes et aux changements climatiques, cela se traduit approximativement par la nécessité de presque doubler la production alimentaire mondiale d’ici 2050.

Pas que de mauvaises nouvelles

Cependant, le CO₂ croissant à l’origine du changement climatique a un effet positif : il stimule la croissance des plantes. En fait, les concentrations accrues de CO₂ sont régulièrement utilisées dans les serres pour augmenter les rendements.

« Les cultivars d’élite modernes de riz et de soja affichent des augmentations de rendement d’environ 30 % avec une élévation du CO₂ aux niveaux prévus pour 2050‑2060.

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 du monde (les plantes C4 ont un métabolisme différent, qui concentre le CO₂ dans la feuille avant la photosynthèse, il est donc logique que les niveaux ambiants de CO₂ soient moins pertinents pour elles).

Source: GforG

Une autre bonne nouvelle est que doubler les rendements des cultures n’est pas seulement possible, c’est déjà réalisé, du moins pour certaines cultures spécifiques.

Par exemple, d’importants investissements en R&D par les entreprises 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), ont pris du retard.

Source: Royal Society Publishing

Faire face aux problèmes agricoles

Ozone en 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 dans les masses d’air polluées.

Aujourd’hui, des niveaux supérieurs à 100 ppb sont fréquemment observés dans les zones rurales du « corn belt » américain, avec des niveaux nettement plus élevés dans les principales zones de production agricole de la Chine et de l’Inde.

« L’ozone entraîne déjà des pertes de 5 % pour le soja et d’environ 10 % pour le maïs aux États‑Unis, coûtant près de 9 milliards de dollars chaque année. Au total, cela pourrait représenter jusqu’à 10 % de perte des cultures mondiales. »

La modification génétique de l’anatomie de la plante, notamment les stomates (ouvertures laissant l’air entrer dans les feuilles), pourrait réduire la pénétration et les dommages causés par l’ozone. À mesure que la concentration de CO₂ augmente, des stomates moins ouverts ne devraient pas impacter drastiquement l’efficacité de la photosynthèse.

Source: ScienceFacts

Augmenter la production d’antioxydants dans la plante pourrait également aider à réduire l’oxydation provoquée par les molécules d’ozone et améliorer la résistance globale de la plante 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 pour le maïs devraient passer à 21,3 % contre une moyenne précédente de 12,0 % pour la période 1961‑2006, et pour le blé de 9,6 % à 15,5 %.

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

Ici aussi, une moindre ouverture des stomates pourrait aider à réduire les besoins en eau des plantes et diminuer 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 dans le tabac cultivé en plein champ et une réduction de 30 % de la consommation d’eau de la plante entière. En raison de la rapidité avec laquelle il peut être modifié génétiquement, le tabac est souvent utilisé comme banc d’essai pour étudier des modifications pouvant être appliquées à une variété d’autres plantes. »

Le génie génétique, comme l’introduction de la protéine de choc thermique B (cspB) de Bacillus subtilis dans la plante, peut améliorer la résistance à la sécheresse mais n’a pas encore été déployé commercialement.

Renforcer la séquestration du carbone

En fin de compte, les plantes sont des machines qui transforment l’eau, le CO₂ et la lumière solaire en matière organique. Seuls 50 % de la biomasse des cultures sont récoltés, 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, cela augmenterait le puits de carbone terrestre net de 50 %.

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

Des racines plus profondes combinées à des méthodes de culture sans labour pourraient être la solution, avec plusieurs mécanismes s’activant simultanément lorsque des systèmes racinaires plus robustes 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, maintenant une absorption du carbone plus élevée en permanence.

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

Enfin, une approche encore plus proactive pourrait être adoptée, avec pour objectif de « cultiver » et de piéger directement le carbone à l’échelle industrielle. Des scientifiques ont identifié des graminées pérennes C4 à haute productivité comme Miscanthus × giganteus ou le panic érigé (Panicum virgatum) et le cordgrass des prairies (Spartina pectinata), qui peuvent piéger jusqu’à 130 tonnes de CO₂ par hectare en un an, voire davantage pour certaines variétés.

En utilisant le 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 parmi les contradictions

Un problème lié au déploiement à grande échelle de ces cultures modifiées capables d’accroître les rendements face au changement climatique, voire d’y contribuer, est qu’il nécessitera nécessairement l’utilisation de cultures OGM.

Dans ce contexte, la réticence des principales régions à utiliser ces cultures peut constituer un obstacle majeur aux solutions biotechnologiques face au changement climatique et à la pénurie alimentaire.

C’est particulièrement vrai pour l’UE, qui interdit souvent carrément les cultures OGM. Mais d’autres régions tendent également à exclure totalement les OGM des labels biologiques, malgré des objectifs stricts d’augmenter la part de leur agriculture relevant du label biologique.

Ainsi, dans le contexte législatif actuel, protéger l’environnement grâce à une agriculture biologique accrue pourrait signifier nuire à l’environnement en manquant des rendements améliorés et en réduisant la capture du carbone.

Ce sujet a fait l’objet d’une publication dans le prestigieux magazine scientifique Cell² intitulée « New genomic techniques in organic production : Considerations for science‑based, effective, and acceptable EU regulation ».

CRISPR et autres nouvelles techniques génomiques (NTG)

Une question clé consiste à distinguer les nouvelles techniques génomiques (NTG) des méthodes plus anciennes et plus grossières utilisées auparavant pour créer des OGM.

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

Contrairement à l’insertion d’un gène étranger dans une plante, les NTG peuvent 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 attention accrue 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 NTG. »

Ainsi, bien que les NTG ne soient pas entièrement « naturelles », elles ne créent pas non plus quelque chose de totalement inédit qui n’aurait jamais pu se produire spontanément, mais « guident simplement la main de la nature ».

Les partisans de cette position estiment qu’il est nécessaire de comprendre la nature des NTG et d’établir des distinctions nuancées entre les technologies en question (OGM versus NTG).

Les labels biologiques peuvent-ils s’adapter aux NTG ?

Une raison majeure pour laquelle les régulateurs et le public ont été réticents à accepter même les NTG « naturelles » dans le label biologique est que cela pourrait principalement nuire à la perception de ce label.

À la place, les auteurs de l’article proposent de créer des schémas labellisés « bio + NTG » qui clarifient qu’il ne s’agit pas simplement du schéma d’agriculture « biologique classique », mais non plus 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 NTG+) devraient être acceptées lors de l’évaluation de la portée des objectifs biologiques dans l’UE.

Cela pourrait ouvrir la voie à une diffusion plus large des méthodes de culture biologique, sans sacrifier les rendements. D’autant plus que les labels biologiques vont bien au-delà du simple choix de variété végétale, incluant également les méthodes de culture telles que l’utilisation de pesticides et d’herbicides, le labour et les techniques de semis, etc.

Réflexions finales sur l’édition génétique et la résilience agricole

Les changements climatiques et la demande accrue en nourriture représentent à la fois un risque majeur et une opportunité importante.

D’une part, cela pourrait engendrer d’immenses souffrances humaines et des dommages écologiques. D’autre part, cela pourrait être l’impulsion qui nous encourage à créer des formes d’agriculture meilleures et plus durables.

Cela passera probablement par une certaine modification du génome de nos cultures, comme cela a toujours été depuis le début de l’agriculture.

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

Parallèlement, nos réglementations et la perception du génie génétique doivent également évoluer. L’objectif ultime de protection de l’environnement devra surmonter les préjugés à l’égard des OGM, nés à une époque où le génie génétique était encore relativement primitif.

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

Innovateur du génie génétique des plantes

Corteva

Corteva est un leader mondial de la technologie agricole, notamment dans les produits chimiques et les semences. Elle est également très active dans les nouvelles technologies agricoles telles que la robotique.

Avec 17,2 milliards de dollars de ventes nettes en 2023, plus de 22 500 employés et plus de 10 000 000 de clients, l’entreprise figure parmi les plus grandes de son secteur, aux côtés des concurrents américains Bayer et Syngenta.

Dans l’ensemble, et peut-être reflétant une tendance plus profonde de réduction de la consommation et d’augmentation de la concurrence, 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, le cœur de métier de Corteva dans les semences concerne le maïs et le soja, représentant la majeure partie des revenus de l’entreprise dans ce segment. Plus particulièrement, le soja « Enlist E3 » de Corteva, résistant à trois herbicides (2,4‑D choline, glyphosate et glufosinate), est passé de moins de 5 % en 2019 à plus de 65 % du marché américain.

Dans la protection des cultures/produits chimiques, plus de la moitié des ventes concernaient les 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 et soutient le budget actuel de R&D.

Cependant, comme nous l’avons évoqué ici et dans un précédent article « Future of farming », de nouvelles possibilités s’ouvrent, Corteva étant à la tête de cette dynamique :

• Édition génétique des cultures existantes, y compris utilisant la technologie CRISPR.
• Un hub d’innovation pour les startups ag‑tech, Corteva Catalyst. “Une plateforme d’apprentissage automatique aide à cartographier 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 prouvées 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 rangées.
• Expérimentations de mise en œuvre de l’IA dans les fermes, de la cueillette de fruits à l’identification des meilleures plantes pour la sélection de caractères en vue de la production de semences.
• Suite complète de solutions logicielles, des données d’imagerie du terrain à la gestion de ferme en passant par le suivi et la vente de crédits carbone.

Corteva s’intéresse également activement à la future demande croissante de biocarburants verts et de protéines spécialisées, chacun disposant d’un marché adressable de 10 à 30 milliards de dollars d’ici 2035.

Source: Corteva

Ainsi, dans l’ensemble, bien que Corteva soit un géant des méthodes agricoles « anciennes » industrielles, 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 qui évoluent rapidement.

Dernières actualités et développements boursiers de Corteva (CTVA)

Études citées

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Needs and opportunities to future-proof crops and the use of crop systems to mitigate atmospheric change. Phil. Trans. R. Soc. 29 mai 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) New genomic techniques in organic production: Considerations for science‑based, effective, and acceptable EU regulation. Cell Reports Sustainability, 30 mai 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>