La technologie d’édition de gènes CRISPR peut-elle créer de nouvelles cultures qui aident à lutter contre le changement climatique pendant leur croissance ? C’est ce qu’un groupe de chercheurs espère faire avec un financement de 11 millions de dollars de l’Initiative Chan Zuckerberg. Le financement servira à améliorer les plantes – à commencer par le riz – et le sol afin qu’ils soient plus efficaces pour piéger le dioxyde de carbone. L’effort annoncé La semaine dernièreest dirigé par l’Innovative Genomics Institute, fondé par Lauréat du Prix Nobel et co-inventeur de CRISPR Jennifer Doudna.
« [Jennifer] et j’ai été d’accord sur le climat et l’ampleur d’un problème dans le monde. Et nous ne voulions tout simplement plus rester les bras croisés », déclare Brad Ringeisen, directeur exécutif de l’Innovative Genomics Institute (IGI).
Les experts du climat conviennent à une écrasante majorité que la seule façon de véritablement lutter contre le changement climatique est de réduire la quantité d’émissions de gaz à effet de serre que nous envoyons dans l’air lorsque nous brûlons des combustibles fossiles pour produire de l’électricité ou propulser des trains, des avions et des voitures. Mais les humains ont déjà déversé tellement de pollution qui réchauffe la planète dans l’atmosphère que nous devons également trouver des moyens de nettoyer une partie du gâchis existant et de prévenir un changement climatique encore plus catastrophique. Une façon d’y parvenir est d’utiliser les plantes. Les plantes absorbent naturellement un gaz à effet de serre commun, le dioxyde de carbone, lors de la photosynthèse. Finalement, ils transfèrent ce carbone dans le sol.
CRISPR peut être utilisé pour apporter des modifications précises au génome d’une plante afin de produire les traits souhaités. Il y a trois cibles pour l’édition de gènes dans la mission d’élimination du carbone d’IGI. Cela commence par essayer de rendre la photosynthèse plus efficace dans les plantes afin qu’elles captent encore mieux le plus de CO2 possible. Deuxièmement, IGI s’intéresse au développement de cultures à racines plus longues. Les plantes transfèrent du carbone dans le sol par leurs racines (ainsi que par le reste de leur corps lorsqu’elles meurent). Des racines plus longues peuvent déposer le carbone plus profondément dans le sol, de sorte qu’il n’est plus aussi facilement libéré dans l’atmosphère. Un effort similaire pour influencer les gènes des plantes et développer des cultures aux racines plus robustes est en cours au Salk Institute for Biological Studies, qui a reçu 30 millions de dollars du Bezos Earth Fund en 2020.
Cela nous amène au troisième volet de la recherche de l’IGI : augmenter la capacité du sol à stocker, plutôt qu’à libérer, les gaz à effet de serre. Le sol ne retient généralement pas le carbone très longtemps. Il s’échappe dans l’atmosphère par la respiration des microbes du sol lorsqu’ils décomposent la matière végétale. Et les techniques utilisées dans l’agriculture moderne, comme le labourage, accélèrent ce processus et permettent au sol de perdre plus de son carbone. Selon Ringeisen, l’un des résultats potentiels de la recherche CRISPR d’IGI est un produit qui pourrait être ajouté à la terre pour nourrir un microbiome du sol qui retient plus longtemps le carbone.
Ce sont tous des ascenseurs lourds qui sont encore très loin de se concrétiser. Les 11 millions de dollars de l’Initiative Chan Zuckerberg financent trois ans de recherche, et Ringeisen s’attend à « un impact dans le monde réel d’ici sept à 10 ans ». Même s’ils réussissent à modifier génétiquement des plantes et des microbes du sol dans ce délai, la mise à l’échelle pour avoir un impact significatif sur le climat sera toujours un énorme défi.
« Les plantes sont déjà des machines de fixation du carbone extrêmement efficaces, résultant de millions d’années d’évolution, donc je reste encore à être convaincu que CRISPR peut faire beaucoup pour améliorer la séquestration du carbone à l’échelle dont nous avons besoin », César Terrer, professeur adjoint au MIT qui dirige un laboratoire axé sur les interactions plantes-sol, écrit à Le bord dans un e-mail.
Terrer n’est pas impliqué dans le projet, mais il était auparavant membre de l’une des institutions impliquées, le Lawrence Livermore National Laboratory, « et si quelqu’un peut le faire [it’s] eux », écrit-il. Pourtant, il prévient que se concentrer sur les moyens de concevoir la nature pour nous aider à lutter contre le changement climatique peut détourner l’attention du besoin plus urgent de réduire la pollution par les gaz à effet de serre en premier lieu.
L’agriculture est déjà responsable de ses propres énorme empreinte carbone – une grande partie provenant de bétail et engrais. La culture du riz est aussi une grand coupable pour les émissions de méthane puisque les rizières détrempées sont un foyer idéal pour les microbes producteurs de méthane. IGI est travailler sur ce problème ainsi, en regardant à nouveau la modification des racines et microbes dans le sol.
Le génome du riz est plus facile à manipuler que d’autres cultures, selon Ringeisen, en partie parce qu’il a déjà été beaucoup étudié et qu’il est bien compris. L’une des scientifiques impliquées dans l’initiative de l’IGI est Pamela Ronald, dont les recherches sont largement connues pour avoir mené à la développement de variétés de riz qui tolèrent les inondations beaucoup plus longtemps que d’autres types en utilisant un type différent de génie génétique qui ressemble plus à élevage de précision. Ce riz est maintenant cultivé par plus de 6 millions d’agriculteurs à travers l’Inde et le Bangladesh, selon Laboratoire de Ronald à l’Université de Californie à Davis.
Le travail d’IGI ne s’arrêtera pas au riz. Le sorgho est un autre candidat de choix pour l’édition de gènes afin de stimuler l’élimination du carbone, selon Ringeisen. Il espère également que toute nouvelle variété qu’ils développeront s’accompagnera d’incitations supplémentaires pour les agriculteurs, comme des récoltes plus abondantes résultant d’une photosynthèse plus efficace. Mais c’est encore quelques années dans le futur. IGI espère commencer des essais internationaux sur le terrain avec des agriculteurs environ trois ans après le début de leurs recherches sur le riz CRISPR.