Amélioration quantitative et qualitative des protéines des plantes vivrières

Transcription

1 Amélioration quantitative et qualitative des protéines des plantes vivrières par R. Rabson Des raisons imperatives nous poussent à tenter d'améliorer, qualitativement et quantitativement, en agissant sur les plantes, la teneur en protéines des plantes vivrières, bien que certains critiques aient prétendu qu'il n'existe aucune pénurie mondiale de protéines. Ce qu'on avait l'habitude d'appeler le "déficit en protéines" est en effet désormais considéré comme un phénomène de malnutrition, comportant un manque à la fois de protéines et de calories. Mais cela n'est vrai que parce que, dans la nutrition, protéines et calories sont inséparables. A l'heure actuelle, les besoins précis des hommes en protéines, selon leur âge, leur état de santé et leurs conditions de vie posent encore un certain nombre de questions auxquelles on ne sait pas répondre. De plus, il semble bien que le nombre d'individus atteints de Kwashiorkor (maladie de carence protéinique) augmente dans différentes régions du monde. Au cours d'une réunion récente du Groupe consultatif des Nations Unies sur les protéines, le Docteur Jean Mayer, professeur à l'université de Harvard (USA), et diététicien eminent, a énuméré les facteurs qui justifient l'inquiétude qu'inspire, dans son ensemble, la situation alimentaire actuelle et notamment l'approvisionnement en protéines. Ce sont, selon lui, les suivants: La croissance continue et excessive de la population, plus accusée dans certains pays pauvres en voie de développement La forte accélération de la consommation d'aliments d'origine animale qui va de pair avec l'abondance croissante qui règne dans les pays riches. La production d'une denrée alimentaire comme la viande exige l'utilisation de grandes quantités de céréales et constitue donc une mauvaise méthode pour obtenir les calories et les protéines nécessaires à l'alimentation humaine. La surexploitation de nombreuses ressources halieutiques du monde, qui entrame une diminution, peut-être irréversible, des prises de certaines espèces. L'augmentation récente du prix du pétrole et des engrais qui fait gravement obstacle i l'accroissement des cultures vivrières. Les modifications climatiques qui semblent se produire dans certaines régions d'afrique et d'asie, ainsi que dans d'autres zones de l'hémisphère nord, et qui pourraient aboutir à une réduction sensible de la production des récoltes vivrières. Tels sont les motifs sérieux qui justifient de graves inquiétudes dans ce domaine: Ayant constaté, il y a déjà plusieurs années, l'existence des problèmes posés par la malnutrition protéinique, la Division mixte FAO/AIEA de l'énergie atomique dans l'alimentation et l'agriculture a lancé un programme dont l'objet est d'étudier l'utilisation possible des techniques nucléaires pour améliorer, quantitativement et qualitativement, les protéines des plantes vivrières. La méthode choisie part du principe selon lequel le meilleur moyen d'accroftre la valeur nutritive des aliments de l'homme consiste à améliorer les produits qui font déjà partie de ces aliments. Cela ne diminue en rien la valeur des autres méthodes que l'on peut adopter à l'égard de ce problème, comme celles qui consistent à recourir aux compléments alimentaires, à la modification des habitudes alimentaires et à divers produits alimentaires dits "non classiques". Chacune de ces méthodes 23

2 Récolte d'échantillons de froment irradié dont les grains seront soumis à une analyse pour déterminer leurs différences génétiques, quant à la quantité et à la qualité des protéines qu'ils contiennent. L'expérience est menée en partie au Laboratoire de l'alea de Seibersdorf. aura probablement son rôle à jouer, mais l'amélioration directe des produits alimentaires semble être un procédé plus rapide et plus efficace, du point de vue économique et social. Il y a cinq ans, la République fédérale d'allemagne a apporté, par l'intermédiaire de la Gesellschaft fur Strahlen- und Umweltforschung mbh, une contribution généreuse à la Division mixte pour lui permettre de mettre en oeuvre ce programme. Celui-ci comporte deux éléments: l'amélioration des plantes et la sélection chimique des graines selon leur teneur en protéines. La plus grande partie du travail pratique d'amélioration des plantes se fait dans des stations expérimentales situées dans des pays en voie de développement, tandis que les travaux relatifs à la mise au point et à l'adaptation des méthodes d'analyse des composants chimiques et éléments nutritifs sont effectués dans diverses institutions de la République fédérale d'allemagne ainsi qu'au Laboratoire de l'alea de Seibersdorf. Le projet comporte également un certain nombre d'accords à titre gratuit conclus avec des chercheurs travaillant dans des laboratoires de pays industrialisés, qui ont accepté de fournir des informations, de donner des conseils et de coopérer aux recherches. A l'heure actuelle, c'est sur les travaux concernant l'amélioration quantitative et qualitative de la teneur en protéines des céréales que l'on met l'accent, bien que l'on procède également à des recherches sur les légumineuses. Il est évident que le spécialiste qui travaille à l'amélioration d'une plante le fera en tenant compte d'un certain nombre de facteurs propres à la situation dans laquelle il se trouve. 24

3 Par conséquent, quand on définit les objectifs des travaux, on tient compte de la situation alimentaire d'une région donnée. Or, on manque trop souvent d'informations d'ordre quantitatif sur la situation alimentaire locale. D'autre part, quand on veut améliorer une céréale, on ne doit pas se préoccuper seulement de ses qualités nutritives mais aussi de nombreux autres facteurs, tels que sa résistance aux maladies, ses caractéristiques à la cuisson et pour la panification, et sa réaction aux engrais. Il est extrêmement important que l'amélioration des protéines ne se fasse pas aux dépens du rendement, tout au moins pas dans une forte proportion. Les nouvelles variétés à qualités protéiques améliorées doivent pouvoir entrer en concurrence avec les meilleures variétés actuellement offertes sur le marché. Le programme FAO/AIEA/GSF, dont l'objet est l'amélioration de la teneur en protéines des grains, est un des programmes internationaux dont la réalisation se poursuit dans le monde entier. D'autres sont réalisés à l'échelon national ou dans un certain nombre d'instituts agronomiques internationaux, par exemple, l'irri, le CIMMYT et l'mta. 1 Ces divers programmes se complètent mutuellement, en ce sens qu'ils échangent régulièrement de la documentation et des informations. PLASMA GERMINATIF Le programme de l'agence insiste sur les techniques nucléaires, comme celles des mutations induites et des méthodes d'analyse nucléaire. Dans un monde dont les problèmes s'aggravent tous les jours, il ne convient pas d'en rechercher les solutions en se fiant à une seule méthode. C'est ainsi que des progrès remarquables ont été accomplis dans la création de nouvelles variétés de plantes vivrières en prenant un plasma germinatif existant et en le soumettant à des opérations de sélection, de croisement, et en lui appliquant d'autres techniques utilisées pour l'amélioration des plantes. Il n'en reste pas moins qu'il est parfois difficile, sinon impossible, de surmonter certains obstacles, soit parce qu'on ne dispose pas de plasma germinatif, soit pour d'autres raisons d'ordre technique. Dans certains cas on peut procéder à une mutation induite dans les plantes, soit par irradiation, soit par l'emploi de certains produits chimiques. On peut également avoir recours au processus de mutation quand on cherche à procurer à ceux qui travaillent à l'amélioration des plantes un matériel génétique de base plus fourni, qui leur permettra de disposer ainsi, s'ils ne peuvent s'en procurer à d'autres sources, d'un matériel présentant les caractéristiques voulues. Cet emploi des techniques de mutation induite pourrait revêtir une importance croissante, car si la "révolution verte" a réussi à augmenter considérablement la production de nombreuses denrées alimentaires nécessaires, elle a également entraîné l'élimination, dans le monde, de certaines sources de plasma germinatif par l'introduction et l'utilisation largement répandue d'un nombre relativement restreint de types génétiques, au détriment de la diversité de variétés qui existait auparavant. Jusqu'à ces derniers temps, la plupart des spécialistes de l'amélioration des plantes ne s'étaient pas préoccupés d'améliorer, quantitativement et qualitativement, la teneur en protéines des graines de plantes vivrières. Les centres qui travaillent dans ce domaine avaient consacré l'essentiel de leurs efforts au problème du rendement et à l'étude de caractéristiques extérieures facilement mesurables. Etant donné que les caractéristiques de la graine du point de vue de sa teneur en protéines ne sont que rarement observables 3 l'oeil nu, les sélectionneurs ont dû ajouter de nouvelles activités 3 celles qui leur étaient habituelles et qui consistaient 3 procéder 3 des analyses chimiques approfondies permettant de donner une définition de la protéine présente dans la graine. Institut international de la recherche sur le riz (Philippines), Centre international de l'amélioration du mais et du blé (Mexico), Institut international d'agriculture tropicale (Nigeria). 25

4 Pour juger de la valeur des produits obtenus grâce à un programme d'amélioration on a eu également recours à une autre technique qui consiste à nourrir des animaux, à titre d'expérience, avec des graines obtenues. Les activités relatives à l'amélioration des plantes se sont donc transformées et elles exigent aujourd'hui la présence, non seulement d'agronomes spécialisés, mais aussi de diététiciens et de chimistes travaillant de concert avec eux. Un des objets du programme FAO/AIEA/GFS est d'encourager cette coopération entre spécialistes appartenant à des disciplines différentes. Cela conduit notamment à examiner les difficultés que rencontrent ces spécialistes, et leurs besoins particuliers, et l'on s'efforce d'améliorer les techniques, de fournir des avis et de coordonner les recherches, à la seule fin d'améliorer la teneur en protéines des graines. A l'heure actuelle, on peut dire que, pour certaines variétés de plantes vivrières, comme le mais, l'orge et le sorgho, il existe déjà des génotypes dont on a modifié de façon spectaculaire la teneur en protéines, du point de vue de leur qualité, de telle sorte que la valeur nutritive de leurs graines est désormais très supérieure à celle de la graine normale. Dans ce cas, c'est la quantité de lysine, l'acide aminé qui s'y trouvait en quantité trop limitée pour que le grain soit propre à l'alimentation humaine, qui a été augmentée. Certains de ces génotypes ont été obtenus par mutations induites, d'autres ont été découverts parmi des collections d'échantillons de plasma germinatif. C'est ainsi, par exemple, que l'on a constaté qu'un mutant d'orge radioinduit, le Riso 1508, réalisé au Centre danois de recherche sur l'énergie atomique, présentait une teneur en lysine de 5,20% dans sa protéine, contre 3,75% dans la protéine du type parent. RENDEMENT DE LA SEMENCE Cependant, une amélioration de la teneur en protéines signifie souvent une diminution du rendement; on s'efforce donc de trouver les moyens permettant d'apporter cette amélioration sur le plan des protéines dans un contexte génétique favorable, de façon à produire une variété satisfaisante. De plus, on cherche constamment à créer, soit par sélection, soit par induction, de nouveaux génotypes présentant une valeur nutritive améliorée, notamment des génotypes de froment, de blé dur, de millet, ainsi que d'autres céréales. Si la recherche d'une amélioration qualitative et quantitative des protéines est un des principaux éléments de nombreux programmes, il n'est pas moins important de créer des génotypes de graines à haute teneur en protéines, sans réduire pour autant le rendement ou d'autres qualités également souhaitables. On se préoccupe, par exemple, de trouver de nouveaux génotypes de riz présentant une teneur en protéines plus élevée, étant donné que la protéine du riz est d'une bonne valeur nutritive, mais que le grain n'en contient qu'une quantité (souvent 6% à 8% seulement) très inférieure à celle qui permettrait de procurer une meilleure alimentation à des populations qui sont parmi les plus pauvres du monde. Dans ce cas, exactement comme dans les travaux qui visent à améliorer la qualité des protéines, les spécialistes cherchent à découvrir de nouveaux plasmas germinatifs dans des échantillonnages mondiaux de génotypes, et ils s'efforcent en même temps d'induire les caractéristiques souhaitées dans les graines au moyen de procédés utilisant le rayonnement ou d'autres agents mutagènes. Encore une fois, il ne suffit pas de trouver, dans une plante, les caractéristiques souhaitables du point de vue de sa teneur en protéines, il faut encore déployer de grands efforts pour que ces caractéristiques s'associent à d'autres, afin que leur synthèse aboutisse à une variété agricole rentable. LEGUMINEUSES Les légumineuses sont une source de protéines d'origine végétale que l'on a commencé depuis peu à considérer avec toute l'attention qu'elles méritent. Ces plantes, dont l'utilisation dans l'alimentation humaine est largement répandue dans de nombreux pays en 26

5 voie de développement, sont une source importante de protéines (selon les variétés, la graine contient de 25% à 50% de protéines). Elles présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients majeurs (rendement faible et irrégulier, mauvaise résistance aux parasites et aux maladies). De plus, comme les céréales, les légumineuses n'ont pas toujours des protéines bien équilibrées du point de vue de leur qualité nutritive. Dans bien des cas, les légumineuses manquent d'acides aminés sulfurés et certaines d'entre elles contiennent même des substances toxiques pour l'homme. C'est pourquoi les études qui les concernent portent en priorité sur la lentille et le haricot ordinaire. Non seulement la teneur en protéines de ces plantes est élevée, mais elles présentent un autre avantage, en ce sens que leur culture n'exige pas l'application d'engrais azotés, étant donné qu'elles possèdent la faculté de fixer l'azote par symbiose. S'il était possible d'augmenter et de régulariser le rendement de ces légumineuses, ainsi que d'en éliminer les éléments toxiques, elles prendraient une place plus importante dans l'alimentation en protéines et en calories de la population humaine. S'il convient de se préoccuper de la qualité des protéines que contiennent les graines comestibles, il est évident que le problème posé par la nécessité de fournir aux hommes une alimentation équilibrée en protéines présente de nombreux autres aspects. En général, on ne consomme pas un produit alimentaire seul; le plus souvent c'est une combinaison de produits qui constitue l'alimentation: mais haricot ou manioc mais, etc. Cette forme d'alimentation réussit parfois à compenser le manque d'acides aminés dans la protéine d'un produit par sa présence dans l'aliment qui l'accompagne. Dans ces conditions, de faibles modifications apportées a l'équilibre des acides aminés et de petites améliorations de la teneur en protéines peuvent, à elles seules, avoir des conséquences importantes. On voit donc clairement combien sont nécessaires les efforts que l'on accomplit actuellement pour améliorer les qualités nutritives des graines comestibles. Il revient au sélectionneur et à tous ceux qui, appartenant à d'autres disciplines, collaborent à ses travaux, d'exploiter aussi rapidement que possible les connaissances et les techniques dont on dispose, afin de répondre aux besoins alimentaires présents et futurs de l'humanité. 27