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Des chercheurs ont trouvé un moyen d’augmenter le rendement des cultures de 40%

Crédits : Sasint/Pixabay

Une équipe de chercheurs annonce avoir mis au point un moyen de contourner les problèmes de photosynthèse actuellement rencontrés. À terme, disent-ils, la croissance des cultures pourrait augmenter de 40 %.

Nous savons que les plantes convertissent la lumière du Soleil en énergie grâce à la photosynthèse. Celle-ci, pour se faire, s’appuie sur l’enzyme Rubisco – une enzyme clé permettant la fixation du dioxyde de carbone CO2 dans la biomasse végétale. Grâce à l’énergie du Soleil, les plantes peuvent alors transformer le dioxyde de carbone et l’eau en sucres, qui alimenteront ensuite leur croissance. Le “problème”, c’est que plus il y a de plantes, plus il y a d’oxygène dans l’atmosphère (les plantes rejettent de l’oxygène). Et il y a aujourd’hui tellement d’oxygène dans l’air que beaucoup n’arrivent tout simplement plus à faire le distinguo entre les deux molécules (oxygène et dioxyde de carbone).

Le potentiel de rendement des plantes affaibli

Il arrive donc souvent, chez de nombreux végétaux, que l’enzyme Rubisco capte non plus du dioxyde de carbone comme elle devrait le faire, mais de l’oxygène. Or, cette molécule est toxique pour les plantes. Pour s’en débarrasser, ces dernières entament alors un processus dit de “photorespiration”. La technique fonctionne, là n’est pas le problème. En revanche, elle est très gourmande en énergie. Résultat : le potentiel de rendement des plantes est considérablement affaibli. Comment faire alors pour le maximiser à nouveau ? Des chercheurs de l’Université de l’Illinois ont peut-être la solution.

« La photorespiration est une anti-photosynthèse, explique Paul South, biologiste moléculaire à l’Université de l’Illinois. Cela coûte à la plante de l’énergie et des ressources précieuses qu’elle aurait pu investir dans la photosynthèse pour produire plus de croissance et de rendement ». Et l’enjeu est de taille. « Nous pourrions nourrir chaque année plus de 200 millions de personnes avec les calories perdues à cause de la photorespiration dans le Midwest américain, ajoute en effet Donald Ort, co-auteur de l’étude publiée dans Science. Récupérer même une partie de ces calories dans le monde contribuerait grandement à répondre à la demande alimentaire en rapide expansion du XXIe siècle ».

Soulager les plantes pour maximiser les rendements

Cette étude s’inscrit ici dans le projet RIPE – qui vise à une augmentation durable des rendements des cultures – soutenu entre autres par la Fondation Bill & Melinda Gates. La solution, peut-on lire, consiste à donner un “coup de pouce” aux plantes pour que l’énergie qu’elles mettent dans la photorespiration soit minimisée.

Ce processus emprunte en effet normalement une voie très longue, à travers trois compartiments de la cellule végétale. C’est ce “détour” qui est énergivore. Les chercheurs expliquent – après manipulations génétiques – avoir mis au point plusieurs “raccourcis” dans le but de réorienter le processus, raccourcissant considérablement le trajet. Les plantes économisent ainsi des ressources précieuses. Au cours de deux années d’études menées sur diverses plantes, dont le tabac (facilement manipulable), les chercheurs ont alors constaté que celles-ci se développaient plus rapidement, s’élevaient plus haut et produisaient environ 40 % de biomasse supplémentaire.

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Vue aérienne des essais menés sur le terrain. Les plantes génétiquement modifiées (carré), évoluent aux côtés des plantes non modifiées (en haut) dans des conditions réelles. Les plantes modifiées ont alors été 40 % plus productives. Crédits : James Baltz

Les recherches, pour l’heure très convaincantes, se poursuivent, avec en ligne de mire les rendements de soja, de cornille (niébé), de riz ou de pomme de terre. On note par ailleurs que les différents sponsors du projet s’engagent à faire en sorte que les petits exploitants, en particulier en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud-Est, aient à terme accès gratuitement à toutes ces avancées permettant de maximiser les rendements.

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