De nombreuses plantes, dont le cacao, le café et l'avocat, ne peuvent pas être modifiées génétiquement, mais une technique impliquant le greffage pourrait changer cela, ouvrant la porte à des variétés plus productives et nutritives.
Les caféiers peuvent se multiplier en greffant une pousse sur le porte-greffe d'une autre plante.
L’ancienne astuce consistant à greffer une plante sur une autre pourrait trouver une utilisation très moderne – permettant l’édition génétique de plantes qui sont très difficiles, voire impossibles, à modifier par d’autres moyens.
« Nous n'en sommes qu'à leurs débuts, mais cette technique a un grand potentiel », déclare Ugo Rogo de l'Université de Pise en Italie.
Rendre les plantes plus productives et plus nutritives est essentiel pour lutter contre les énormes dégâts causés par l'agriculture et pour limiter la hausse des prix des denrées alimentaires à mesure que la population mondiale augmente et que le changement climatique affecte de plus en plus les rendements. Les modifications précises qui peuvent être apportées grâce à l’édition génétique CRISPR constituent le meilleur moyen d’y parvenir.
Cependant, l’édition génétique des plantes est délicate car les plantes sont entourées de parois cellulaires rigides, contrairement aux cellules animales. Le génie génétique conventionnel des plantes implique des techniques telles que le tir de pastilles imprégnées d'ADN sur des cellules végétales – connues sous le nom de biolistique – ou l'utilisation d'un microbe naturel issu du génie génétique connu sous le nom de Agrobactérie.
Ces approches reposent sur la génération de plantes entières à partir de cellules modifiées, ce qui n’est pas possible avec de nombreuses plantes, notamment les arbres. Par exemple, cela ne fonctionne pas avec le cacao, le café, le tournesol, le manioc ou les avocats.
Même pour les usines où cela fonctionne, il existe un autre problème majeur. Lorsque l’édition génétique est utilisée pour induire de minuscules mutations d’un type très courant dans la nature, les régulateurs de plusieurs pays y voient l’équivalent de la sélection végétale standard, ce qui signifie que de telles plantes peuvent être approuvées sans les essais longs et coûteux requis pour les plantes génétiquement modifiées conventionnelles. Mais avec la biolistique et Agrobactériede l'ADN supplémentaire est souvent inséré dans le génome des plantes, qui devraient donc passer par tout le processus de régulation.
Les phytologues tentent de trouver des moyens de modifier les plantes qui conviennent à un plus grand nombre d'espèces et qui n'ajoutent pas de fragments d'ADN indésirables au génome. Une option consiste à utiliser des virus pour transmettre aux cellules végétales le codage de l’ARN de certaines parties de la boîte à outils CRISPR. Ici, le problème est que la protéine Cas9, largement utilisée pour l’édition génétique, est très volumineuse, ce qui signifie que l’ARN qui la code ne peut pas s’adapter à la plupart des virus.
En 2023, Friedrich Kragler de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes en Allemagne a dévoilé une autre approche. Il savait que les racines des plantes produisent un type spécial d’ARN qui peut se déplacer autour des plantes et pénétrer dans les cellules des pousses et des feuilles.
Son équipe a donc modifié génétiquement des plantes pour produire de tels ARN codant pour deux composants clés de CRISPR : la protéine Cas qui effectue l'édition et l'ARN guide qui lui indique où effectuer l'édition. Ils ont ensuite greffé des pousses de plantes non modifiées sur les racines des plantes modifiées, et ont montré que cela aboutissait à une modification génétique de certaines pousses et graines.
Rogo et ses collègues pensent que l'approche est si prometteuse qu'ils ont rédigé un article la soulignant et encourageant d'autres à contribuer à son développement. « Le greffage nous donne la possibilité d'utiliser le système CRISPR sur des arbres ou sur des plantes comme le tournesol », explique Rogo.
L’essentiel du greffage est que des plantes relativement éloignées peuvent être greffées les unes sur les autres – par exemple, vous pouvez greffer des pousses de tomates sur des porte-greffes de pommes de terre. Ainsi, même s’il n’est pas possible de modifier génétiquement un porte-greffe de tournesol pour l’édition génétique, il devrait être possible de modifier des plantes apparentées pour créer un porte-greffe compatible.
Une fois qu’un porte-greffe produit les ARN nécessaires, il peut être utilisé pour modifier génétiquement une grande variété de plantes. « Vous pouvez utiliser les racines pour fournir des Cas9 et des guides d'édition à toutes sortes de variétés élites », explique Julian Hibberd de l'Université de Cambridge.
« Fabriquer un porte-greffe transgénique ne représente pas un gros effort, étant donné qu'il suffit de le fabriquer une seule fois et qu'il peut ensuite être utilisé pour toujours et pour plusieurs espèces », explique Ralph Bock, qui travaille également à l'Institut Max Planck mais ne fait pas partie de l'équipe de Kragler.
A titre d'exemple, seuls quelques cépages, comme le Chardonnay, peuvent se régénérer à partir de cellules uniques et peuvent ainsi être modifiés. Mais une fois créé un porte-greffe de modification génétique du Chardonnay conférant, par exemple, une résistance aux maladies, il fonctionnerait pour tous les cépages et au-delà.
Rogo envisage également de combiner le greffage avec l'approche virale. Les porte-greffes pourraient être utilisés pour fournir les gros ARNm de Cas9, tandis que les virus fournissent les ARN guides. De cette manière, le même porte-greffe pourrait être utilisé pour effectuer de nombreuses modifications génétiques différentes, dit-il.
