Une simple modification de l’ARN augmente de 50 % le rendement des pommes de terre et du riz
La sécurité alimentaire est un problème potentiel majeur, surtout face au changement climatique. Des chercheurs ont montré que la manipulation de l’ARN dans les plantes peut augmenter considérablement la quantité de nourriture qu’elles produisent et les rendre plus résistantes à la sécheresse.
Image d’entête : un plant de riz dont l’ARN a été modifié (à droite) produit jusqu’à 50 % de riz en plus par rapport aux plants de riz non modifiés (à gauche et au centre). (Yu et col./ Nature Biotechnology)
Au niveau le plus élémentaire, l’équipe a inséré un gène unique appelé FTO dans des plants de pommes de terre et de riz. Les plantes ainsi obtenues étaient des « photosynthétiseurs » beaucoup plus efficaces, ce qui signifie qu’elles étaient beaucoup plus grandes et produisaient des rendements beaucoup plus élevés, trois fois plus de production en laboratoire et 50 % de plus dans les champs. Elles ont également développé des systèmes racinaires plus longs qui leur ont permis de mieux tolérer les conditions de sécheresse.
Selon Chuan He, coauteur de l’étude :
Le changement est vraiment spectaculaire. Qui plus est, cela a fonctionné avec presque tous les types de plantes avec lesquelles nous avons essayé jusqu’à présent, et il s’agit d’une modification très simple à réaliser.
L’équipe avait précédemment découvert que la protéine FTO, codée par le gène FTO, effaçait les marqueurs chimiques sur l’ARN, qui à son tour peut réguler l’expression de l’ADN. Dans le cas de ces plantes, l’effacement de ces marqueurs d’ARN réduit les signaux qui indiquent aux plantes de ralentir leur croissance, dès un stade précoce de leur développement. Ainsi, les plantes modifiées produisent beaucoup plus d’ARN que les plantes témoins, ce qui se traduit par des biomasses plus élevées.
Sur la partie haute, le rendement en pommes de terre de plantes non modifiées. En bas, le rendement des plantes avec la modification de l’ARN. (Yu et col./ Université de Chicago)
Dans sa forme actuelle, le processus consistait à insérer un gène FTO d’un animal dans la plante. Mais les versions futures pourraient contourner cette étape pour éviter l’étiquette controversée d’OGM, indique l’équipe.
Toujours selon Chuan He :
Il s’agit d’un tout nouveau type d’approche, qui pourrait être différent de celui des OGM et de l’édition de gènes CRISPR ; cette technique nous permet de « basculer un interrupteur » dans les plantes à un stade précoce de leur développement, ce qui continue d’affecter la production alimentaire de la plante même après avoir retiré l’interrupteur. « Il semble que les plantes disposent déjà de ce niveau de régulation et que nous n’ayons fait que l’exploiter. L’étape suivante consisterait donc à découvrir comment le faire en utilisant la génétique existante de la plante.
Il est important de noter que la technique a donné des résultats similaires chez les plantes de riz et de pomme de terre, qui ne sont pas particulièrement proches. Cela suggère qu’elle pourrait être appliquée à un large éventail de plantes et améliorer leur résistance au défi du changement climatique.
Pour He :
Cela ouvre la voie à l’ingénierie des plantes afin d’améliorer l’écosystème au fur et à mesure du réchauffement de la planète. Nous dépendons des plantes pour un très grand nombre de choses, depuis le bois, la nourriture et les médicaments jusqu’aux fleurs et à l’huile, et cela offre potentiellement un moyen d’augmenter le stock de matériaux que nous pouvons obtenir de la plupart des plantes.
L’étude publiée dans Nature Biotechnology : RNA demethylation increases the yield and biomass of rice and potato plants in field trials et présentée sur le site de l’Université de Chicago : RNA breakthrough creates crops that can grow 50% more potatoes, rice.