Microbiomes végétaux modifiés – Protéger les cultures avec des bactéries

Un monde caché

Pendant longtemps, les sciences biologiques se sont exclusivement concentrées sur l’organisme « principal » lui-même, qu’il s’agisse d’un corps humain ou d’une tige de maïs. Mais avec l’augmentation des connaissances, c’est toute la complexité du monde vivant qui est apparue.

Nous comprenons désormais que presque tous les organismes complexes existent en symbiose avec un « microbiome », une population complexe et changeante de microbes et de champignons. Le microbiome est désormais reconnu comme un facteur clé de la santé humaine, notamment le microbiome intestinal.

Source: NIH.gov

De même, la santé des plantes est profondément liée au microbiome du sol et même aux microbes présents dans la plante elle-même.

Ils peuvent améliorer la nutrition de la plante, son approvisionnement en eau et, peut-être plus important encore, aider à protéger la plante contre les parasites et les maladies.

Source: Énergie.gov

Le microbiome peut-il être modifié ?

Composés de centaines, voire de milliers d’espèces microbiennes, les microbiomes sont extrêmement complexes. Cela rend leur étude une tâche difficile, et déterminer à quoi ressemble un microbiome « ​​sain » est parfois compliqué.

Une façon quelque peu rudimentaire d’« améliorer » un microbiome consiste à y ajouter des organismes supplémentaires. C'est quoi traitements probiotiques faire pour les humains et les animaux. Et quoi adjonction de bactéries fixatrices d’azote ou de mycorhizes au sol essaie de le reproduire dans l’agriculture. Cela peut donner de bons résultats si le microbiome est fortement perturbé, mais peut être d’une utilité minime, voire nulle, si le microbiome est déjà établi.

Une autre approche peut consister à nourrir le microbiome, en l’aidant à devenir plus équilibré en nourrissant les « bons » microbes. En santé humaine, c’est l’approche qui consiste à administrer des prébiotiques. Cela peut être très efficace, car cela permet au microbiome de s’équilibrer naturellement, en lui fournissant les conditions adéquates pour le faire.

Cela peut être beaucoup plus difficile à réaliser pour les plantes, dont le microbiome se trouve dans le sol, voire à l’intérieur de la plante.

Prébiotiques agricoles

Une collaboration internationale entre des chercheurs de Chine, d’Australie et d’Autriche pourrait être la solution. Ils se sont concentrés sur le riz, une source alimentaire vitale pour des milliards de personnes, mais ces résultats pourraient être étendus à d’autres cultures clés.

Ils ont découvert que la production biochimique de lignine par les plantes peut moduler la population de bactéries bénéfiques. La lignine est un polymère présent dans les parois cellulaires des plantes et abondant dans le bois.

Plus précisément, ils ont découvert un gène spécifique responsable de la biosynthèse de la lignine. La désactivation de ce gène réduit la population de bactéries bénéfiques. Au contraire, exprimer plus que la normale ce gène augmente la proportion de bactéries bénéfiques dans le microbiome.

(les modifications génétiques ont modifié la production de Acide 4-hydroxycinnamique/4-HCA/acide p-coumarique, qui impacte la population de bactéries de l'ordre des Pseudomonadales)

Source: Nature

Cela ouvre la voie à un nouveau type de cultures OGM. Au lieu de produire une toxine comme de nombreuses plantes OGM commerciales actuelles, comme le riz modifié (ou d’autres cultures), cela nourrirait un microbiome bactérien plus sain et plus diversifié.

Protection accrue contre les maladies

L’amélioration de la composition du microbiome a eu un impact direct sur la santé des cultures. La variété de riz génétiquement modifié était plus résistante à la brûlure bactérienne (Xanthomonas oryzae), une cause majeure de pertes de récoltes en Asie.

Normalement, le contrôle de sa propagation se fait avec des pesticides. Un microbiome plus sain peut aider à réduire cette utilisation de pesticides. Et protéger contre les maladies de manière plus dynamique et durable qu’en utilisant des OGM chimiques ou producteurs de toxines.

Options sans OGM ?

Il est possible qu’une approche sans OGM soit également adoptée. Les variétés de riz pourraient être testées pour leur production de 4-HCA, puis la santé de leur microbiome pourrait être testée.

Cela peut ouvrir la voie à de nouvelles méthodes de sélection pour développer des variétés de riz nécessitant moins de pesticides pour être productives.

Il faudrait également apporter cette découverte aux pays et à des régions entières comme l’UE qui restreignent l’utilisation commerciale des OGM.

Stocks de microbiome agricole

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

L'une des plus grandes entreprises dans le domaine de biostimulants, dont ces prébiotiques végétaux constituent une sous-catégorie, est Corteva Agriscience. L'entreprise était la branche agro-scientifique du géant chimique DowDuPont jusqu'à ce qu'elle devienne une entreprise indépendante.

Source : Corteva Agriscience

L'entreprise est très impliquée dans la mise en place la robotique, les drones et l'IA pour l'agriculture. Il promeut également des pratiques agricoles plus écologiques et durables, comme le semis direct, la rotation des cultures, l'utilisation ciblée de pesticides, l'adaptation au changement climatique, la limitation de l'érosion des sols, les cultures de couverture, et même phéromones pour affecter les comportements des insectes, etc.

Source: Corteva Agriscience

2.Bayer

Bayer est à la fois une société pharmaceutique et un fournisseur majeur du secteur agricole depuis son acquisition de Monsanto, leader des pesticides et des cultures OGM.

Dire que l’acquisition ne s’est pas bien passée est un euphémisme. Monsanto est devenue la cible de dizaines de milliers de poursuites judiciaires pour les liens possibles entre le cancer et son pesticide phare, le glyphosate (commercialement connu sous le nom de Roundup).

Les coûts croissants de ces poursuites et les atteintes à la réputation qui en découlent ont fait baisser le cours des actions de l’entreprise. Maintenant avec un nouveau PDG, Bayer pourrait bientôt être scindé en 2 ou 3 sociétés différentes, séparant le secteur pharmaceutique du secteur agro-scientifique.

Source: Fortune.com

Néanmoins, le département Crop Sciences de Bayer est un leader mondial dans le domaine des OGM et pourrait tirer parti de cette expertise pour développer une nouvelle variété de riz et d’autres cultures clés améliorant le microbiome du sol. Cela pourrait s’avérer à la fois rentable et constituer un bon moyen de tenter de redorer l’image ternie de l’entreprise.

Le département agricole de Bayer est également un investisseur majeur dans les startups agricoles et un fervent innovateur.

Source: Bavière

notable, Bayer a signé un partenariat avec Microsoft de combiner le système de gestion de données Azur du géant de la technologie avec l'expertise de Bayer dans l'utilisation de données provenant de satellites, de capteurs de terrain, de drones, d'équipements de terrain et de capteurs de sol pour créer des fermes véritablement modernes et connectées.

Source: Bavière

Elle est également un leader dans le domaine des variétés de semences et de l’édition génétique des plantes, avec plus de 500 nouvelles variétés de cultures en cours (et 250 nouveaux enregistrements de cultures en 2022).

Source: Bavière

Entreprises de microbiome agricole

De petites entreprises non encore cotées en bourse travaillent directement sur le thème du microbiome végétal.

Lavie-Bio

L'entreprise travaille sur 6 produits différents dans son pipeline, dont un en partenariat avec Corteva Agriscience.

Source: Lavie-Bio

Un produit a déjà atteint le stade de la commercialisation, vendu sous le label Yalos™ la présence.

La technologie Yalos et Lavie-Bio se concentre principalement sur des souches exclusives de bactéries capables de contribuer à augmenter la productivité des cultures.

Microendo

L'entreprise mexicaine produit un biofertilisant adapté à chaque culture.

Pour ce faire, ils collectent et utilisent le microbiome existant des plantes. Cela inclut les microbes présents à l’intérieur de la plante.

Source : Microendo

IndigoAg

Les chercheurs de l'entreprise analysent les plantes plus performantes que leurs voisines, à la recherche d'avantages microbiens susceptibles d'être reproduits dans des champs entiers. Ces microbes naturels sont ensuite assemblés en une formule commerciale pour stimuler les champs souffrant de microbiomes endommagés ou épuisés.

Source: Indigo

IndigoAg est également actif dans le domaine de certificats de crédit carbone pour les agriculteurs.

AgBiome

AgBiome se concentre sur les microbes tueurs de champignons qui peuvent aider à protéger les cultures contre les maladies fongiques.

Pour cela, elle a développé sa propre collection de souches microbiennes entièrement séquencées (les Plateforme GENÈSE  – Système d’identification des gènes et des souches). Il peut être utilisé en agriculture, mais aussi pour toutes les autres applications possibles du microbiome comme les usages industriels et la santé animale et humaine.

Source : AgBiome

Bio de pivot

Un rôle clé des microbiomes du sol est d’héberger des bactéries fixatrices d’azote, de prélever l’azote de l’air et de le transformer en engrais.

Cependant, ces bactéries ne fonctionnent généralement qu’avec les légumineuses.

Source: Bio de pivot

Pivot Bio a développé les premiers microbes fixateurs d'azote pour les cultures céréalières.

Il pourrait remplacer les engrais azotés de synthèse, produits à partir de combustibles fossiles, par une solution organique et neutre en carbone.

Créateurs de biomes

Biome Makers a créé la plus grande base de données mondiale de microbiomes du sol, avec 14 millions de références taxonomiques utilisant le NGS (Next Generation Sequencing), provenant de 188 cultures dans plus de 50 pays.

Il lui permet d'utiliser sa technologie BeCrop® Test pour améliorer la santé des sols, les rendements agricoles et réduire les coûts (comme l'utilisation inutile d'engrais par exemple).

Source: Créateur de biomes