Par Magali Reinert
Planter des variétés exotiques, moins productives, mais dotées de capacités d’adaptation aux changements climatiques : voilà sur quoi travaille le généticien Randall Wisser, qui entend recréer de la biodiversité dans les régions tempérées.
Comment adapter les plantes cultivées à la crise climatique, qui charrie son lot d’incertitudes ? Le généticien américain Randall Wisser [1] mise sur les variétés exotiques capables de se couler en quelques années dans un nouvel environnement. Pariant à la fois sur la biodiversité, les capacités prédictives de la génétique et la puissance de la modélisation des ordinateurs, le chercheur teste ainsi des variétés pour le futur. Et défend l’idée de reformer une biodiversité des plantes cultivées dans les régions tempérées. Il travaille au Laboratoire d’écophysiologie des plantes sous stress environnementaux (Lepse) de l’Institut national de la recherche agronomique (Inrae) à Montpellier (Hérault).
Pour ajouter une caractéristique intéressante à une plante (comme la résistance à un parasite ou à la sécheresse), il suffirait, dit-on, de trouver le bon gène. Ensuite, les techniques de modification du génome feraient le reste.
Ce serait trop simple. L’idée qu’un gène code pour un caractère est l’exception. La règle, c’est plutôt d’avoir des dizaines de gènes impliqués dans l’expression de traits physiques quantifiables comme la taille, le poids, ou l’expression de résistances.
Dans le cas des organismes génétiquement modifiés (OGM), on a en effet trouvé un gène très dominant dans l’expression d’une résistance à un insecte et un autre pour la résistance à l’herbicide glyphosate. Mais ces cas sont rares. Sinon, il y aurait des OGM pour répondre à tous les besoins de l’agriculture ! Sans parler de l’influence de l’environnement sur l’expression des gènes. Le génome réagit en effet différemment selon les variations du milieu, du climat… C’est cette complexité qu’essaie de comprendre la génétique prédictive.
Avant de rejoindre l’Inrae, vous avez montré la complexité des mécanismes impliqués dans la résistance aux pathogènes de certains maïs.
J’étais alors en poste à l’université du Delaware, aux États-Unis. Nous avons montré qu’une cinquantaine de gènes sont impliqués dans cette résistance aux pathogènes. Multiplicité qui donne d’ailleurs une résistance robuste, c’est-à-dire qui n’est pas facilement contournée par le pathogène. Une des hypothèses pour expliquer cette robustesse est que le pathogène aura plus de difficultés à trouver une parade à ces nombreux mécanismes impliqués dans la résistance. C’est un résultat important, car l’histoire de l’agriculture est, entre autres, basée sur cette course entre la sélection des cultures et l’évolution.
Vos travaux ont aussi porté sur l’adaptation de maïs tropicaux à des régions tempérées.
Nous avons en effet cherché à adapter des variétés de maïs exotiques avec des caractéristiques intéressantes – comme la résistance à la sécheresse ou à des sols pauvres en azote – à un environnement tempéré. Et on a découvert que cette adaptation d’une variété à un nouveau milieu est assez rapide, elle prend une dizaine d’années.
Pourquoi souhaitez-vous recréer une biodiversité cultivée dans les régions tempérées à partir de variétés exotiques ?
Mon hypothèse de travail est que sans diversité, nous ne pouvons pas adapter les cultures aux changements climatiques. Dans le maïs, les variétés « élites », qui sous-tendent une part importante de la production mondiale, proviennent à l’origine d’un patrimoine génétique relativement restreint. Un courant de la génétique plaide pour garder ces variétés performantes en les améliorant avec des gènes de résistance à la sécheresse ou à la chaleur par exemple. Notre travail explore une autre voie et cherche à montrer comment tirer parti d’une plus grande diversité, en nous intéressant aux variétés exotiques : elles pourraient avoir des capacités uniques d’adaptation aux changements climatiques, mais elles sont une productivité très inférieure aux plantes le plus cultivées. Nous cherchons donc de nouvelles façons de travailler avec ces variétés négligées et à recréer une biodiversité dans les régions tempérées.
Comment trouver des variétés adaptées à des conditions environnementales inédites ?
Grâce à un système de sélection virtuel. Nous combinons en effet les domaines de la génétique, de la physiologie et de l’informatique pour créer des variétés virtuelles et modéliser leurs évolutions dans différents environnements. Tout d’abord, nous continuons à nous baser sur les caractères visibles des plantes, car malgré les avancées de la génétique, l’expression du génome réserve encore beaucoup de surprises. Nous utilisons donc des plateformes de phénotypage – des serres où nous observons les effets de l’environnement sur des plantes dont nous connaissons le génome – pour mieux comprendre quels gènes sont impliqués dans quels traits. Ce travail nous permet de réaliser une base génétique des traits qui nous intéressent (croissance, floraison, rendement). Actuellement, nous sommes en train de programmer un simulateur de génome pour créer des variétés virtuelles intéressantes. La prochaine étape sera de modéliser la réponse de ces variétés à de nouveaux environnements. Une modélisation qui nous permettra de tester une très grande quantité de variétés, pour retenir les plus prometteuses.
Vous repensez la sélection des plantes grâce à l’utilisation de mégadonnées, c’est cela ?
Oui, notre équipe participe à ce virage vers une génétique virtuelle. Si nous pouvons démontrer qu’un tel système prédit de manière fiable des résultats réels, nous pourrons alors tester des stratégies de sélection et éventuellement définir d’autres voies pour la sélection de futures variétés.
Notes :
[1] Également appelé Randy Wisser dans plusieurs publications.
