Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), la production alimentaire mondiale devra augmenter de 70 % d'ici 2050 pour subvenir aux besoins d'une population mondiale croissante. Face à ce défi, l'ingénierie génétique des cultures vivrières constitue l'une des solutions les plus prometteuses. Dans ce domaine, deux enzymes jouent un rôle central : l'ornithine décarboxylase et l'arginine décarboxylase.
L'ingénierie génétique des plantes
L'ingénierie génétique, ou modification génétique, consiste à manipuler l'ADN naturellement présent dans les cellules végétales. Contrairement à la sélection classique qui repose sur la pollinisation, cette technique permet aux scientifiques d'insérer directement un gène artificiel ou une séquence génétique dans le génome de la plante. Les organismes ainsi obtenus sont appelés plantes génétiquement modifiées (GM) ou transgéniques.
Les cultures issues de ces plantes présentent de nombreux atouts : diminution des dégâts causés par les ravageurs, rendements accrus et valeur nutritionnelle améliorée. Selon le service de vulgarisation de l'Université de Virginie-Occidentale, le soja et le maïs figurent parmi les cultures transgéniques les plus répandues au monde.
Les polyamines : des molécules essentielles
Les polyamines (PAs) sont des composés naturels présents dans tous les organismes vivants. Les plantes les synthétisent par un processus appelé biosynthèse. Ces molécules influencent la croissance et le développement cellulaire en régulant de nombreuses fonctions cellulaires, notamment la division cellulaire, la germination des graines, la réplication de l'ADN et l'activité enzymatique.
D'après le National Center for Biotechnology Information (NCBI), les conditions environnementales défavorables représentent l'un des principaux obstacles à l'obtention de rendements agricoles optimaux. Le centre estime que la manipulation génétique des enzymes impliquées dans le métabolisme des polyamines pourrait améliorer la résistance des plantes aux stress environnementaux, entraînant ainsi des récoltes plus abondantes. L'ornithine décarboxylase et l'arginine décarboxylase font partie de ces enzymes stratégiques.
L'ornithine décarboxylase (ODC)
L'ornithine est un acide aminé dont la conversion est catalysée par l'enzyme ornithine décarboxylase (ODC), aboutissant à la production de putrescine, une polyamine indispensable. Des recherches menées par l'American Society of Plant Biologists ont révélé que l'arginine décarboxylase (ADC) produit de la putrescine durant les premiers stades de croissance de la carotte, tandis que l'ODC intervient dans les phases ultérieures du développement.
Par ailleurs, des chercheurs de l'Université de Bologne, en Italie, rapportent que l'ODC joue un rôle déterminant dans l'atteinte de deux objectifs majeurs de l'ingénierie génétique des cultures : renforcer la réponse des plantes aux stress environnementaux, ce qui accroît les rendements, et améliorer leur valeur nutritionnelle.
L'arginine décarboxylase (ADC)
Contrairement aux animaux, qui utilisent exclusivement la voie de l'ODC pour la biosynthèse des polyamines, les plantes disposent de deux voies métaboliques distinctes : l'ODC et l'ADC, selon le NCBI. Cette capacité supplémentaire s'explique par la présence de l'ADC dans les membranes thylakoïdiennes des chloroplastes végétaux, des organites absents des cellules animales.
La culture du riz est particulièrement vulnérable aux épisodes de sécheresse, ce qui entraîne une baisse significative des rendements. Selon la revue Biotechnology and Molecular Biology Review, l'introduction d'un gène ADC transgénique chez le riz augmente sa résistance à la sécheresse en limitant la perte de chlorophylle, ce qui se traduit par des récoltes plus généreuses.
Perspectives d'avenir
L'ornithine décarboxylase et l'arginine décarboxylase représentent des leviers précieux pour l'amélioration génétique des cultures. En renforçant la tolérance des plantes aux stress environnementaux et en enrichissant leur profil nutritionnel, ces enzymes ouvrent la voie à une agriculture plus résiliente, capable de relever le défi alimentaire mondial de 2050.
Source : https://jardin.98905.com/plants-flowers-herbs/growing-edibles/1007104346.html