Des chercheurs français travaillent actuellement sur les possibilités d'améliorer génétiquement le bois servant à faire la pâte à papier. Nous avons interrogé Daniel Cornu de l'Unité d'Amélioration Génétique et Physiologie Forestière de l'INRA à Orléans (45).
En quoi la transgénèse peut-elle concerner les papetiers ?
Les départements "Forêts et Milieux Naturels", principalement celui des équipes d'Orléans, développent différents modèles de transfert de gènes pour l'introduction d'un caractère nouveau ou pour la modification d'un caractère existant chez les feuillus (peupliers) et les conifères (mélèzes).
Selon M. Cornu : "Améliorer les caractères de production représente, pour nous, un défi majeur". Si certains d'entre eux sont très largement multifactoriels (croissance, forme,...) et ne peuvent encore être traités que par les méthodes traditionnelles de sélection, d'autres peuvent déjà être abordés au niveau moléculaire.
C'est le cas de la lignine, principal constituant (avec la cellulose) de la paroi des cellules du bois. Les recherches, menées avec d'autres laboratoires européens, concernent principalement le mélèze et le peuplier. Lors de la transformation du bois en pâte à papier, les chercheurs ont constaté que l'élimination de la lignine constituait une opération lourde, nécessitant un apport énergétique important et qu'elle pouvait être source de pollution.
Désormais, les enzymes clés du métabolisme de ces lignines sont identifiées, c'est pourquoi on peut envisager l'introduction de certains gènes afin d'augmenter ou de diminuer l'activité de ces enzymes. Selon les enzymes cibles, les arbres transformés peuvent avoir un contenu en lignine plus faible ou élaborer une lignine de qualité différente.
Ce qui intéresse la fabrication de la pâte à papier, c'est que l'extractabilité des lignines soit améliorée. Cependant les premiers résultats obtenus, parfois différents de ce que laissait attendre l'examen des voies métaboliques de ces composés, mettent en évidence la complexité des régulations du métabolisme des lignines dans l'arbre.
La finallité est-elle d'obtenir moins de lignine et plus de cellulose, principale composante du papier ?
Pas exactement !. Seules la teneur, la qualité et la quantité de la lignine dans le bois peuvent être modifiées et cela pour son extraction lors de la fabrication de la pâte à papier. D'ailleurs des recherches sont réalisées dans les deux sens : augmentation ou réduction de la quantité et la qualité de la lignine. En effet, par ses caractéristiques, elle confère au bois sa dureté et ses qualités de matériaux de construction.
En Europe, où l'on dispose de grandes forêts, les arbres sont la principale matière première pour la fabrication du papier. Pour d'autres pays, la situation est différente ; puisqu'il sert essentiellement à la construction de maisons et de bois de chauffage.
D'autres éléments sont donc utilisés pour la production de papier. En chine, par exemple, le papier est réalisé à base de paille.
Les résultats des études ont permis d'analyser que la lignine est plus calorifère que la cellulose, aussi utilisé comme moyen de chauffage, un bois contenant davantage de lignine devient plus intéressant. C'est donc l'inverse d'un bois à papier où l'on préfère moins de lignine et plus de cellulose.
Quelles sont les autres utilités de la transgénèse des arbres ?
La transgénèse représente aussi un allié pour la résistance aux insectes. Pour des raisons de coût et de protection de l'environnement, le forestier ne peut intervenir en forêt à l'aide de pesticides ou de fongicides.
De plus, l'exploitation de résistances naturelles, quand elles existent, peut demander de nombreuses décennies. Explorer des méthodes alternatives de lutte contre les ravageurs s'avère donc un enjeu important pour l'améliorateur.
C'est ainsi que le département évalue l'effet de l'introduction de deux types de gènes sur la résistance du peuplier à un coléoptère ravageur foliaire ; la chrysomèle. Ce sont, d'une part des gènes dont la fonction est d'inhiber la digestion des protéines par l'insecte, ce qui à terme perturbe sa croissance et le fait mourir.
Et d'autre part, des gènes qui codent pour des toxines de Bacillus thuringiensis, bactérie qui fait partie de la flore naturelle du sol, déjà utilisée en lutte biologique et qui peut tuer un insecte en 48 heures. Peu après leur transfert en serre, des peupliers ayant incorporé les gènes du premier type peuvent entraîner une mortalité des chrysomèles significativement plus élevée (de l'ordre de 40 %) que celle du témoin.
Il en est de même pour les peupliers qui ont incorporé un gène de Bacillus thuringiensis. Potentiellement, la transgénèse peut permettre l'acquisition de caractères intéressants, éventuellement nouveaux pour telle ou telle espèce. Mais les gènes s'expriment dans un contexte biologique très fortement régulé et cette acquisition peut nécessiter du temps.
Peut-on envisager la présence d'arbres transgéniques en forêt ?
Non ! il n'est pas raisonnable d'envisager la plantation d'arbres transgéniques en forêt dans un futur proche. Même si les potentialités de cette méthode en matière d'amélioration forestière apparaissent très attractives, les connaissances sur l'effet d'un transgène introduit dans une espèce pérenne ne sont que trop lacunaires.
Des questions essentielles restent à résoudre : Qu'en est-il de la stabilité d'expression du transgène ? Dans le cas d'arbres rendus résistants à des insectes, quel est l'effet potentiel de l'expression du gène introduit sur l'équilibre des populations d'insectes ciblés et non ciblés ? Quels sont les risques de dissémination et de pollution génétique de populations naturelles de la même espèce que l'arbre transgénique ?
Sur le plan scientifique et environnemental, de très nombreux points restent aujourd'hui à vérifier pour permettre le développement de ces méthodes. Pour le forestier, la transgénèse demeure et demeurera encore longtemps inaccessible.
Si elle devait un jour déboucher sur des applications concrètes, on peut raisonnablement penser que cette technique serait réservée à la culture d'arbres correspondant à des variétés améliorées hautement productives, cultivées sur de petites surfaces, proches des zones de transformation.
Néanmoins, la transgénèse représente pour l'ensemble des scientifiques, un outil inestimable pour faire progresser les connaissances fondamentales sur la physiologie des arbres.
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