L amélioration des plantes et les biotechnologies UPMC Formation Continue - 4, place Jussieu 75005 Paris - Tél. : 01 53 10 43 20 Fax : 01 53 10 43 30 www.fp.upmc.fr
Les progrès de l agriculture Amélioration de la qualité le pain est meilleur, les fibres de coton plus longues et plus solides Amélioration du rendement 150 % pour le blé en 40 ans 90 % pour le maïs en 30 ans 62 % pour le colza en 30 ans 47 % pour la pomme de terre en 20 ans 36 % pour le coton en 20 ans Les priorités actuelles de l amélioration des plantes garantir une récolte à peu près constante
Les grandes étapes de l amélioration des plantes La sélection massale la méthode empirique ancestrale La sélection généalogique milieu du XIX e siècle Les hybrides F1 première moitié du XX e siècle La sélection récurrente milieu du XX e siècle Les biotechnologies fin du XX e siècle
La création variétale
La sélection généalogique (à la de Vilmorin) Réunir dans une même variété des qualités dispersées dans plusieurs Il faut pour cela : 1. disposer d un vaste choix de variétés 2. croiser les plantes possédant les caractères qu on veut réunir 3. sélectionner dans la descendance les plantes les plus intéressantes 4. recommencer jusqu à l élimination des caractères non souhaités
La génétique traditionnelle
Le maïs : de la sélection massale aux hybrides F1 Les grandes étapes première moitié du XIX e : mélanges de populations de maïs venant de différentes régions deuxième moitié du XIX e : sélection massale dans ces populations Les facteurs limitant la production la récolte est manuelle et va d octobre à mi-décembre ou mi-janvier la production est limitée par la main-d œuvre disponible (60 ha pour une famille) le poids de grains par épi est plus important que le rendement à l hectare Les objectifs au début du XX e développer le machinisme agricole
Les hybrides F1 La création des hybrides F1 (USA) 1909 sélectionner les lignées pour leur aptitude à donner des hybrides F1 vigoureux 1922 Henry C. Wallace + Richey 1926 création de Pioneer 1942 l Iowa : 99 % de maïs hybrides 1960 les hybrides F1 dominent la production aux USA (et vers 1970 en France) La généralisation des hybrides F1 presque toutes les variétés actuelles de légumes sont des hybrides F1
L apport des hybrides F1
Norman Borlaug et M.S. Swaminathan
La réponse aux engrais
La révolution verte 1966 Inde Blé américain à haut rendement adapté au climat tropical (Norman Borlaug) Riz à haut rendement (Swaminathan) Politique agricole cohérente Semences, engrais et pesticides subventionnés Prix agricoles garantis et stables Crédits pour les semences, les fournitures et l investissement Formation des agriculteurs Une diffusion rapide en Asie et en Amérique latine
La révolution verte aujourd hui 8 000 variétés à fort rendement pour les 11 espèces les plus cultivées sous les tropiques Blé : 90 % des surfaces en Amérique du Sud et en Asie, ~ 50 % au Moyen-Orient et en Afrique (y compris en Afrique subsaharienne) Riz : 67 % en Amérique du Sud et en Asie, 40% en Afrique subsaharienne Tubercules : 40 % en Afrique subsaharienne Mais il faut une bonne irrigation et des engrais!
La production de riz depuis 1960
Les biotechnologies agricoles
Clonage et croisements interspécifiques
Utilisations du sauvetage d embryons L embryon avorte car l albumen ne se développe pas correctement dans les croisements interspécifiques Croisements des variétés cultivées avec des espèces sauvages résistantes aux maladies Création de courgettes résistantes aux maladies Création de laitues résistantes aux maladies
Variétés obtenues par culture d anthères et sauvetage d embryons Le triticale Hybride seigle blé Le NERICA (New rice for Africa) Hybride riz africain riz asiatique Riz africain = résistance aux maladies et à la sécheresse mais faible productivité (les grains tombent) Riz asiatique = forte productivité (les grains ne tombent pas et il y a plusieurs épis)
Raccourcir le temps
Créer une plante OGM
Les plantes OGM
L amélioration des conditions de travail des agricultures Deux moments clés de la culture le désherbage la lutte contre les insectes Pour le soja et le maïs, l important est le désherbage diminution des labours Pour le coton, l important est la lutte contre les insectes le coton représente un quart de la consommation mondiale d insecticides
Nombre de traitements annuels aux pesticides Herbicides Autres Blé tendre 2,3 4,3 Maïs 2,7 0,5 Colza 2,1 4,6 Betterave 9,7 2,7 Pomme de terre 2,1 14,4 Autres = fongicides, insecticides, antilimaces
Superficies cultivées en OGM
Pays cultivant des OGM
Les OGM cultivés en 2007
Les OGM destinés à l alimentation humaine actuellement maïs blanc fruits et légumes (papaye, poivron, tomate) d ici 2015 aubergine résistante aux pathogènes riz, maïs et blé résistants à la sécheresse et au sel riz enrichi en provitamine A (riz doré) riz plus productif autres plantes tropicales (manioc, patate douce, sorgho, légumes)
L étiquetage OGM L étiquetage est la règle pour les produits bruts tirés de plantes OGM seuil de 0,9 % à 5 % selon les pays Il n y a pas de consensus pour les produits purifiés fabriqués à partir de plantes OGM Chine : «Ce produit est fabriqué à partir d OGM mais il ne contient plus de composants OGM» Europe et Russie : «OGM» sur l étiquette Autres pays : aucune mention Pas d étiquetage pour la viande, le lait, les œufs, etc. obtenus à partir d animaux nourris avec des produits OGM
Impact sur le commerce international Aucun impact sur le commerce des aliments pour animaux L Europe importe 60 % des tourteaux destinés à l alimentation animale 36 % Argentine (100 % OGM) 28 % Brésil (20 % OGM) 18 % USA (60 % OGM)
Histoires de gros sous
Le Catalogue officiel des espèces et variétés 1884 Station nationale d essais de semences 1905 Loi sur la qualité des semences 1922 Comité de contrôle des semences 1932 Catalogue officiel des espèces et variétés 1942 Comité technique permanent des semences 1949 Interdiction de toute commercialisation de variétés non-inscrites au Catalogue 1961 Union pour la protection des obtentions végétales (~ 60 pays) 1998 Annexe au Catalogue pour les variétés potagères destinées aux amateurs
Le Certificat d obtention végétale DHS : Distinction, Homogénéité, Stabilité se différencie par un caractère important, précis et peu fluctuant homogène pour l'ensemble des caractères identique à sa définition initiale à la fin de chaque cycle de multiplication VAT : Valeur Agronomique et Technologique rendement, résistance aux maladies qualité des produits (facilité de la récolte, valeur boulangère ) La nouvelle variété doit présenter un réel intérêt par rapport aux variétés témoins
Les variétés pour amateurs L'amateur : la diversité, l'originalité, la rusticité et l'aspect «patrimoine culturel» Rubrique annexe au catalogue officiel «variétés à usage amateur». Variétés anciennes (plus de 15 ans) commercialisées uniquement aux amateurs, c'est à dire aux jardiniers qui ne font aucun commerce du légume récolté Mais il faut payer un droit et remplir un dossier assez complexe donnant les caractéristiques de la variété
Les brevets On peut breveter un produit (un gène dont on connaît l effet) un procédé (procédé de culture cellulaire, procédé d expression d un gène modifié ) Deux droits subtilement différents : Le COV porte sur la variété telle qu elle est décrite dans le Catalogue Le brevet porte sur le gène introduit dans la plante
La protection des variétés OGM
Les principaux acteurs de la recherche sur les OGM 80 % des recherches portent sur les plantes de grande culture Le financement privé 90 % pour les grandes cultures 50 % pour les légumes (la tomate) 20 % pour les fruits La recherche publique mondiale détient 25 % des brevets
Le commerce des semences Le marché mondial des semences est d environ 50 milliards d euros 30 milliards semences commerciales (1,4 milliards d euros en France) 20 milliards semences de ferme En Europe, l utilisation des semences de ferme est interdite pour les grandes cultures Il y a cependant des exceptions en France 50 % de semences de ferme pour le blé tendre 25 % de semences de ferme pour le colza
La part des semences dans le coût de la production Les semences représentent de 8 à 15 % du coût de la production dans les cultures non-ogm Les semences OGM sont plus chères, mais le surcoût dépend des politiques commerciales locales Les semences de coton OGM sont deux fois plus chères que les variétés traditionnelles en Chine, trois fois plus au Mexique et six fois en Argentine Le surcoût des semences de soja OGM est de 30 % en Argentine et de 43 % aux USA par rapport aux semences traditionnelles En Argentine, les cultivateurs de soja peuvent réutiliser leur récolte pour les semis à venir alors que c est interdit aux USA
La coexistence des différents modèles d agriculture
Les mélanges accidentels Les sources de contamination sont nombreuses et inévitables en agriculture de plein champ Les contaminations maximales tolérées semences : 5 % pour le tournesol, 0,3 % pour le blé agriculture biologique : 5 % de produits qui ne sont pas Bio étiquetage OGM lorsque les composants OGM représentent plus de 0,9 % du produit L exemple de l acide érucique dans l huile de colza moins de 1 % d acide érucique dans les variétés destinées à l alimentation 90 % d acide érucique dans les variétés destinées à l industrie le seuil est fixé à 2 % d acide érucique pour les huiles destinées à l alimentation
Le coût de la séparation des filières OGM et non-ogm Hypothèse de la coexistence des deux filières dans la même région 1 % de mélange dans la récolte 10 % d augmentation du coût de production coordination locale des agriculteurs (décalage des dates de semis, distance minimale entre les champs, séparation des lieux de stockage) 0,1 % de mélange dans la récolte c est pratiquement impossible d un point de vue technique et économique 1 % des lots de semences de maïs vendus en Europe dépasse ce seuil
Comment l agriculture Bio est-elle possible malgré les mélanges? L agriculture Bio coexiste avec l agriculture conventionnelle Il n est pas possible d éviter complètement la pollution par les pesticides et les croisements avec les variétés de l agriculture conventionnelle Le problème est résolu en séparant la pratique agricole du résultat Le label Bio est attribué lorsque l agriculteur respecte le cahier des charges Bio, même si les produits sont accidentellement contaminés