Des essais sur le terrain dans le Nord-Ouest et le Sud-Ouest montrent que les peupliers peuvent être génétiquement modifiés pour réduire les impacts négatifs sur la qualité de l'air tout en laissant leur potentiel de croissance pratiquement inchangé, dit un chercheur de l'Université d'État de l'Oregon qui a collaboré à l'étude.

Les résultats, publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , sont importantes car les plantations de peupliers couvrent 9,4 millions d'hectares dans le monde, soit plus du double des terres utilisées il y a 15 ans. Les peupliers sont des arbres à croissance rapide qui sont une source de biocarburant et d'autres produits, notamment le papier, palettes, contreplaqué et cadres de meubles.

Un inconvénient des plantations de peupliers est que les arbres sont également un important producteur d'isoprène, le composant clé du caoutchouc naturel et un prépolluant.

L'augmentation de l'isoprène affecte négativement la qualité de l'air régional et déséquilibre également le budget énergétique mondial en entraînant des niveaux plus élevés de production d'aérosols atmosphériques, plus d'ozone dans l'air et une durée de vie plus longue du méthane. L'ozone et le méthane sont des gaz à effet de serre, et l'ozone est également un irritant respiratoire.

Peuplier et autres arbres dont le chêne, l'eucalyptus et les conifères produisent de l'isoprène dans leurs feuilles en réponse au stress climatique tel que les températures élevées.

Une collaboration de recherche dirigée par des scientifiques de l'Université d'Arizona, l'Institut de pathologie biochimique des plantes en Allemagne, Portland State University et OSU des peupliers génétiquement modifiés pour ne pas produire d'isoprène, puis les ont testés dans des essais de trois ans dans des plantations de l'Oregon et de l'Arizona.

Ils ont découvert que les arbres dont la production d'isoprène était génétiquement supprimée ne souffraient d'aucun effet néfaste en termes de photosynthèse ou de "production de biomasse" - ils étaient capables de produire du carburant et de pousser ainsi que les arbres qui produisaient de l'isoprène.

Steve Strauss, professeur distingué de biotechnologie forestière à l'OSU College of Forestry, dit qu'il y a quelques explications possibles pour les résultats.

L'un est que, sans la capacité de produire de l'isoprène, les peupliers modifiés semblent fabriquer des « composés protecteurs compensatoires ».

Une autre est que la plupart de la croissance des arbres a lieu pendant les périodes plus fraîches de l'année, donc le stress thermique, qui déclenche la production d'isoprène, a probablement peu d'effet sur la photosynthèse à ce moment-là.

"Nos résultats suggèrent que les émissions d'isoprène peuvent être réduites sans affecter la production de biomasse dans les plantations forestières tempérées, " Strauss a dit. " C'est ce que nous voulions examiner - pouvez-vous refuser la production d'isoprène, et est-ce important pour la productivité de la biomasse et la santé générale des plantes ? Il semble que cela n'altère pas non plus de manière significative. En Arizona, où il fait super chaud, si l'isoprène importait à la productivité, il apparaîtrait d'une manière frappante, mais ce n'est pas le cas. Les plantes sont intelligentes, elles compenseront et feront quelque chose de différent si elles en ont besoin."

Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé un outil de génie génétique connu sous le nom d'interférence ARN. ARN, acide ribonucléique, transmet les instructions de codage des protéines à partir de l'ADN de chaque cellule, acide désoxyribonucléique, qui détient le code génétique de l'organisme.

"L'interférence ARN est comme une vaccination - elle déclenche un mécanisme naturel et hautement spécifique par lequel des cibles spécifiques sont supprimées, qu'il s'agisse d'ARN de virus ou de gènes endogènes, " Strauss a déclaré. "Vous pouvez également le faire avec CRISPR au niveau de l'ADN, et cela fonctionne généralement encore mieux."

CRISPR, abréviation de « répétitions palindromiques courtes regroupées régulièrement espacées, " cible des segments spécifiques du code génétique pour l'édition de l'ADN à des emplacements précis.

« Vous pouvez également faire la même chose en élevage conventionnel, " a déclaré Strauss. " Ce serait beaucoup moins efficace et précis, et cela pourrait être un cauchemar pour les sélectionneurs qui devront peut-être réévaluer tout leur matériel génétique et éventuellement exclure leurs cultivars les plus productifs en conséquence, Mais cela pourrait être fait."

L'auteur correspondant Russ Monson de l'Université de l'Arizona a déclaré que l'étude jette les bases de futures recherches sur l'isoprène, y compris dans différents environnements de culture.

« Le fait que les cultivars de peuplier puissent être produits d'une manière qui améliore les impacts atmosphériques sans réduire de manière significative la production de biomasse nous donne beaucoup d'optimisme, " Monson a déclaré. "Nous nous efforçons vers une plus grande durabilité environnementale tout en développant des sources de biomasse à l'échelle des plantations qui peuvent servir d'alternatives aux combustibles fossiles. Nous devons également continuer à travailler pour trouver des solutions aux obstacles réglementaires et commerciaux actuels qui rendent difficiles la recherche à grande échelle et les utilisations commerciales des arbres génétiquement modifiés. »

Les systèmes de gestion durable des forêts et leurs organismes de certification fonctionnent en partant du principe que génétiquement modifié équivaut à dangereux, dit Strauss.

"Si quelque chose est OGM, il est coupable jusqu'à ce qu'il soit prouvé sans danger dans l'esprit de beaucoup et dans nos réglementations d'aujourd'hui, ", a-t-il déclaré. "Ces technologies sont de nouveaux outils qui nécessitent des recherches scientifiques pour les évaluer et les affiner au cas par cas. Nous avons un énorme besoin de production accrue de produits forestiers durables et renouvelables et de services écologiques, et les biotechnologies peuvent aider à répondre à ce besoin.