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Faire progresser les biotechnologies pour résoudre les problèmes alimentaires de l'Afrique

African researchers are racing to find solutions to protect crops and ensure food security for the continent.Credit: Ju Photographer/ iStock/Getty Images Plus

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Avec la hausse des températures et l'évolution des précipitations, les épidémies de maladies végétales se multiplient dans le monde, ce qui constitue une menace considérable pour l'agriculture. L'Afrique, où vivent 50 % des petits exploitants agricoles du monde, est particulièrement vulnérable.

Le changement climatique a favorisé la propagation d'une maladie fongique de la banane, qui n'est qu'une des nombreuses pandémies végétales. "Nous vivons en sursis", déclare Wijnand Swart, phytopathologiste à l'université de Free State (UFS) en Afrique du Sud. "Nous commençons tout juste à découvrir ce qui peut se passer lorsque les températures atteignent des valeurs extrêmes. Les plantes stressées sont sensibles aux agents pathogènes opportunistes secondaires, et le changement climatique crée des opportunités pour de nouvelles maladies qui n'affectaient pas les plantes auparavant."

"Le café, le riz, les ignames, le manioc, la citrouille et le blé sont quelques-unes des cultures de base qui seront affectées."

Outre les agents pathogènes, les vecteurs qui les transportent suscitent de vives inquiétudes. Des essaims d'insectes s'envolent vers les régions plus chaudes, porteurs de maladies virales susceptibles d'anéantir des cultures entières. "Les humains sont également des vecteurs, transportant des spores sur leurs chaussures et leurs vêtements, ce qui fait de la biosécurité le problème le plus critique", ajoute M. Swart.

Selon l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), les épidémies de ravageurs sont de plus en plus fréquentes et sont responsables de près de 40 % des pertes de rendement des cultures de maïs, de pommes de terre, de riz, de soja et de blé dans le monde. C'est une situation catastrophique dans un monde où l'insécurité alimentaire est déjà la réalité pour plus de 800 millions de personnes.

"Peu d'institutions en Afrique disposent des ressources et des capacités humaines nécessaires pour entreprendre le diagnostic et la gestion des maladies", explique le phytogénéticien Eric Danquah, directeur fondateur du West Africa Centre for Crop Improvement (WACCI). "Malgré les technologies, la recherche et les produits qui aident l'agriculture à maintenir une gestion intégrée et des bonnes pratiques agricoles, les agents pathogènes continuent de réduire considérablement la productivité des cultures."

Potentiel technologique

Les systèmes de surveillance ont connu quelques avancées qui ont renforcé la capacité de diagnostic des maladies. "Il y a 15 ans déjà, en Ouganda, quelqu'un pouvait prendre la photo d'une plante, l'envoyer à un centre central et obtenir un diagnostic de la maladie. D'excellentes recherches sont menées dans des pays comme l'Afrique du Sud, le Kenya, l'Ouganda et le Rwanda par des chercheurs à la pointe de la science, mais en raison du manque de ressources et des contraintes liées au déploiement des solutions dans les communautés, nous ne pouvons pas rivaliser avec les États-Unis et l'Europe", explique-t-il.

Il est enthousiasmé par les innovations, tels que les applications largement disponibles qui peuvent distinguer des agents pathogènes similaires, ouvrant la voie à la technologie des maladies des plantes.

Mais pour lui, l'avenir de la pathologie végétale impliquera la capacité de surveiller les maladies par des drones et l'utilisation de l'informatique pour surveiller les sols et prédire quelles cultures sont à risque de maladie.

"Il y a aussi la pharmacologie des cultures, qui nous permet de concevoir des fongicides pour lutter contre de nouvelles maladies, trouver des bactéries bénéfiques qui peuvent donner un avantage aux plantes, et créer des organismes sur mesure pour protéger les plantes contre les maladies", ajoute-t-il.

Danquah plaide depuis des décennies pour que la science améliore la vie des agriculteurs. En 2018, il est devenu le premier Africain à remporter le Prix Mondial de l'Agriculture, et il est un ardent défenseur des avantages de la biotechnologie.

"L'agriculture reste le plus grand contributeur à l'économie de l'Afrique, employant deux tiers de la main-d'œuvre et contribuant à 20-60% du PIB. Cependant, elle est confrontée à d'énormes défis, notamment une faible productivité, la pénurie d'eau, la perte de fertilité des sols, les ravageurs et les maladies, les pertes après récolte, et c’est elle qui a le moins de chances de s'adapter aux chocs du changement climatique", dit-il.

Selon M. Danquah, le génie génétique "peut aider les sélectionneurs à développer des cultures qui s'adaptent mieux aux menaces du changement climatique." Les cultures génétiquement modifiées comme le riz à faible teneur en azote, à faible consommation d'eau et tolérant au sel (NEWEST) peuvent protéger les rendements des cultures alors que les températures mondiales augmentent.

Il est convaincu qu'avec la biotechnologie, davantage de plantes peuvent être modifiées pour s'adapter à la crise climatique, notamment à la désertification, à la modification du régime des pluies et à l'augmentation des parasites et des maladies.

M. Swart prévient que la biotechnologie permettra d'éviter les pertes de rendement, mais que les petits exploitants qui ne peuvent pas en profiter risquent d'être laissés pour compte. "Imaginez ce que les petits exploitants agricoles pourraient réaliser avec un peu de technologie ? Mais le problème, c'est de la leur faire parvenir".

Occasion manquée

Crédit : L'importance des plantes ne doit pas être sous-estimée : Photo recadrée d'une scientifique prélevant des échantillons d'une plante pour son expérience. Crédit: PeopleImages/ iStock/Getty Images Plusit

C'est un point de vue soutenu par l'Agence de Développement de l'Union Africaine-Nouveau Partenariat pour le Développement de l'Afrique (AUDA-NEPAD). "La biotechnologie est un outil puissant qui permet de modifier la génétique des cultures et des animaux, ce qui serait impossible avec la sélection classique. L'exploitation de cet outil offre à l'Afrique une occasion sans précédent de contourner toute une série de problèmes liés à l'agriculture et à l'élevage", déclare Jeremy Ouedraogo, responsable du programme de biosécurité de l'AUDA-NEPAD.

Mais cela reste un défi. Près de trois décennies se sont écoulées depuis le début des plantations commerciales de cultures biotechnologiques, mais l'empreinte mondiale des organismes génétiquement modifiés (OGM) reste relativement faible. Selon l'ISAAA, seuls 29 pays cultivent des OGM, tandis que 43 en importent pour l'alimentation et pour les transformer.

En 1998, l'Afrique du Sud est devenue le premier pays africain à planter des cultures biotechnologiques, en commençant par le coton résistant aux insectes, suivi du maïs et du soja. Seuls six autres pays africains ont approuvé les cultures génétiquement modifiées : le Soudan, l'Eswatini, l'Éthiopie, le Malawi, le Nigeria et le Kenya. Elles sont en cours de développement dans 11 autres États.

Le Soudan, le Malawi et le Nigeria cultivent du coton génétiquement modifié (GM), tandis que des essais en plein champ de plusieurs autres cultures GM - manioc, niébé, banane et pomme de terre irlandaise - ont lieu au Mozambique, au Kenya, en Ouganda, au Ghana, au Burkina Faso et au Rwanda.

Ces pays font partie de l'Open Forum on Agricultural Biotechnology (OFAB), créé par la Fondation Africaine pour les Technologies Agricoles (AATF) en 2006, en tant que plateforme pour faire progresser les interactions entre les parties prenantes sur la biotechnologie agricole, et soutenue par l'AUDA-NEPAD.

Des systèmes réglementaires utiles sont essentiels pour l'avenir de l'agriculture. "Le retard pris dans le déploiement de la biotechnologie est dû à plusieurs facteurs", explique Hennie Groenewald, directeur exécutif de Biosafety SA. "Nous avons toujours la même conversation éculée sur la sécurité des OGM alors qu'il a été prouvé qu'ils sont sûrs et durables, donc même lorsque les pays ont l'expertise scientifique, la bureaucratie qui établit un cadre réglementaire est un obstacle."

Ouredraogo pointe du doigt "un manque de volonté politique comme facteur primordial, un manque d'outils réglementaires appropriés tels que les lois sur la biosécurité, et un manque de fonctionnalité en raison de dispositions inappropriées, même lorsque les outils réglementaires sont en place."

Selon M. Groenewald, le coût élevé de la commercialisation d'un produit de base en Afrique du Sud constitue un obstacle majeur. Seules les grandes entreprises de biotechnologie agricole disposent des ressources adéquates et sont peu incitées à produire des cultures locales au profit des petits exploitants.

Ce monopole a également conduit à un "manque de confiance du public en raison de l'exploitation par les multinationales", explique M. Ouedraogo.

Danquah est plus optimiste. "La technologie GM devient de plus en plus accessible et moins chère, ce qui permet le développement de cultures GM à coût réduit, les semences étant mises à la disposition des agriculteurs en tant que bien public et sans but lucratif", dit-il. Il cite le travail des scientifiques du Centre International de la Pomme de terre (CIP) qui ont procédé à la bio-ingénierie de quatre variétés de pommes de terre cultivées localement en Ouganda, au Kenya et au Rwanda, avec trois gènes de résistance (3R) qui sont "virtuellement 100 % résistants au mildiou".

Les progrès de la biotechnologie

Les agents pathogènes des plantes constituent un défi important pour l'agriculture, malgré les efforts déployés pour les contrôler. Les bactéries et les virus continuent d'évoluer et provoquent des effets plus dévastateurs.

La biotechnologie a évolué bien au-delà des OGM, la modification du génome par CRISPR étant considérée comme l'une des technologies les plus puissantes pour produire des cultures plus résistantes à la sécheresse, capables de lutter contre les mauvaises herbes et les maladies, et produisant de plus gros rendements.

"L'un des moyens les plus efficaces et durables de gérer les agents pathogènes des plantes consiste à utiliser la modification génétique et l'édition du génome pour élargir la boîte à outils du sélectionneur. Nous disposons également de plantes transgéniques qui portent des séquences dérivées de virus végétaux. Nous ne pouvons pas nous permettre d'ignorer les nouvelles solutions que la modification génétique apporte pour gérer les agents pathogènes des plantes", déclare M. Danquah.

Bien plus précis que le transfert étranger de gènes, CRISPR/Cas9 est un outil qui peut être utilisé pour couper et supprimer ou remplacer avec précision une séquence génétique spécifique.

Plusieurs plantes génétiquement modifiées sont actuellement en cours de développement, notamment la banane, le manioc, le maïs, le sorgho, le blé et l'igname, qui sont à la fois des cultures vivrières et commerciales pour les petits exploitants agricoles.

M. Ouedraogo est enthousiasmé par leur potentiel et par les avantages en termes de rendement du génie génétique par rapport aux cultures non biotechnologiques. "Le stress thermique, la sécheresse et les inondations induits par le changement climatique affectent la production agricole, réduisant à la fois la quantité et la qualité des produits agricoles. La biotechnologie moderne a montré sa valeur en minimisant ou en évitant totalement les impacts de ces stress", dit-il.

"Nous disposons désormais de cultures de bananes résistantes au flétrissement bactérien, de niébé résistant au foreur de gousses et d'hybrides de maïs développés en intégrant des gènes de résistance aux insectes et de tolérance à la sécheresse."

Mais si plusieurs pays, dont les États-Unis, le Royaume-Uni, la Chine et l'Argentine, ont assoupli les réglementations relatives aux cultures modifiées génétiquement, seuls Eswatini, le Kenya et le Nigeria ont publié des directives de biosécurité pour la réglementation de l'édition de gènes. En 2021, l'Afrique du Sud a classé les plantes modifiées par édition du génome (par CRISPR par exemple) comme des OGM.

"Nous voulons soutenir l'innovation durable, mais nous ne pourrons exploiter le potentiel des petits exploitants agricoles que si les infrastructures sont meilleures et si les cultures sont plus adaptées aux conditions locales, ce qui permettra d'en réduire le coût", explique Mme Groenewald.

doi: https://doi.org/10.1038/d44148-022-00107-7

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