Les plantes riches en un précurseur de la vitamine pourraient aider à combler les carences, mais font face à un long chemin vers le marché.
Des plants de tomates génétiquement modifiés qui produisent un précurseur de la vitamine D pourraient un jour fournir une source sans animaux du nutriment crucial.
On estime qu’un milliard de personnes n’ont pas assez de vitamine D, une condition qui peut contribuer à une variété de problèmes de santé, y compris des troubles immunitaires et neurologiques. Les plantes sont généralement de mauvaises sources de nutriments et la plupart des gens obtiennent leur vitamine D à partir de produits d’origine animale tels que les œufs, la viande et les produits laitiers.
Lorsque les tomates génétiquement modifiées, décrites dans Nature Plants , sont exposées à la lumière ultraviolette en laboratoire, une partie du précurseur, appelée provitamine D , est convertie en vitamine D 3 . Mais les plantes n’ont pas encore été développées pour un usage commercial, et on ne sait pas comment elles se comporteront lorsqu’elles seront cultivées à l’extérieur.
Cependant, il s’agit d’un exemple prometteur – et inhabituel – d’utilisation de l’édition de gènes pour améliorer la qualité nutritionnelle d’une culture, déclare le biologiste végétal Johnathan Napier de Rothamsted Research à Harpenden, au Royaume-Uni. Cela nécessitait une connaissance approfondie de la biochimie de la tomate.
« Vous ne pouvez modifier que ce que vous comprenez », dit-il. « Et c’est seulement parce que nous comprenons la biochimie que nous sommes capables de faire ce genre d’interventions. »
Changements ciblés
L’édition de gènes est une technique qui permet aux chercheurs d’apporter des modifications ciblées au génome d’un organisme et a été saluée comme un moyen potentiel de développer de meilleures cultures.
Bien que les cultures génétiquement modifiées créées en insérant des gènes dans les génomes des plantes doivent souvent faire l’objet d’un examen approfondi par les autorités de réglementation gouvernementales, de nombreux pays ont facilité ce processus pour les cultures avec des génomes modifiés – à condition que la modification soit relativement simple et crée une mutation qui pourrait également avoir s’est produite naturellement.
Mais il existe relativement peu de façons d’utiliser ce type d’édition de gènes pour augmenter la teneur en éléments nutritifs d’une culture, explique Napier.
Bien que l’édition de gènes puisse être utilisée pour désactiver des gènes d’une manière qui soit bénéfique pour les consommateurs – par exemple, en supprimant un composé végétal qui pourrait provoquer des allergies – il est beaucoup plus difficile de trouver des situations dans lesquelles la mutation d’un gène conduira à la production d’un nouveau nutriment.
« Pour une véritable amélioration nutritionnelle, vous devez prendre un peu de recul et vous demander quelle sera l’utilité de cet outil ? » dit Napier.
Bien que certaines plantes produisent naturellement des formes de vitamine D, celle-ci est souvent convertie ultérieurement en produits chimiques qui régulent la croissance de la plante. Le blocage de la voie de conversion peut provoquer une accumulation du précurseur de la vitamine D, mais conduit également à un rabougrissement des plantes.
« C’est une considération assez importante si vous voulez faire des plantes avec des rendements élevés », explique la biologiste végétale Cathie Martin au John Innes Centre à Norwich, au Royaume-Uni.
Mais les plantes solanacées ont aussi une voie biochimique parallèle qui convertit la provitamine D 3 en composés défensifs. Martin et ses collègues en ont profité pour concevoir des plantes qui produisent de la provitamine D 3 : l’arrêt de cette voie, ont-ils découvert, conduit à une accumulation du précurseur de la vitamine D sans interférer avec la croissance des plantes en laboratoire.
Les chercheurs devront maintenant déterminer si le blocage de la production des composés de défense affecte la capacité des tomates à gérer le stress environnemental lorsqu’elles sont cultivées en dehors du laboratoire, explique Dominique Van Der Straeten, biologiste des plantes à l’Université de Gand en Belgique.
En fonction de la météo
Martin et ses collègues prévoient d’étudier cela et ont reçu l’autorisation de cultiver leurs tomates génétiquement modifiées dans les champs .
L’équipe espère également mesurer l’impact de l’exposition à la lumière UV extérieure sur la conversion de la provitamine D 3 en vitamine D 3 dans les feuilles et les fruits des plantes.
« Au Royaume-Uni, c’est presque voué à l’échec », plaisante Martin, en référence au temps notoirement pluvieux du pays.
Elle dit que lorsqu’elle a contacté un collaborateur en Italie pour lui demander s’il pouvait mener les expériences dans des conditions plus ensoleillées, il a répondu qu’il lui faudrait environ deux ans pour obtenir l’autorisation réglementaire.
Si les tomates donnent de bons résultats dans les études sur le terrain, elles pourraient éventuellement rejoindre une liste limitée de cultures nutritionnellement améliorées disponibles pour les consommateurs.
Mais le chemin vers le marché est long et semé d’embûches impliquant la propriété intellectuelle, les exigences réglementaires et les défis logistiques, prévient Napier. Le riz doré – une version modifiée de la culture qui produit un précurseur de la vitamine A – a mis des décennies à passer du banc de laboratoire à la ferme, et n’a été approuvé pour la culture commerciale que l’année dernière, aux Philippines.
Le laboratoire de Van Der Straeten crée des plantes génétiquement modifiées qui produisent des niveaux accrus de multiples nutriments, dont le folate, la provitamine A et la vitamine B 2 .
Mais elle s’empresse de souligner que de telles cultures fortifiées ne contribueraient que très peu à lutter contre la malnutrition.
« Ce n’est qu’une des approches par lesquelles nous pouvons aider les gens », dit-elle. « De toute évidence, il faudra une combinaison de mesures. »
doi : https://doi.org/10.1038/d41586-022-01443-2
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