La biotechnologie se déchaîne

A quelques kilomètres de Sacramento, plusieurs grandes serres se trouvent derrière une clôture. En été, les têtes familières des tournesols sont visibles à travers le verre et dans les champs entourant les serres. Les plantes sont hautes, droites et saines, avec des feuilles épaisses qui atteignent la lumière du soleil californienne. Ils ressemblent exactement aux plants de tournesol cultivés aux États-Unis, à l'exception des cages en plastique autour de chaque fleur.

Les fleurs sont couvertes par des biologistes du centre de recherche de Pioneer Hi-Bred à Woodland, en Californie, qui possède les serres, les champs qui les entourent et les tournesols dans les deux. Les plantes sont transgéniques, c'est-à-dire que des gènes d'autres organismes ont été insérés dans leurs chromosomes. La mise en cage des têtes de tournesol aide à empêcher la brise de transporter du pollen génétiquement modifié autour de la zone, ce qui violerait les lois fédérales interdisant la libération d'organismes transgéniques non approuvés.

Pour protéger les secrets commerciaux de Pioneer, les chercheurs hésitent à discuter de leur travail, mais les autorisations du gouvernement suggèrent que les tournesols de Woodland ont été soumis à tout l'arsenal de la biotechnologie contemporaine. Gonflées par les gènes d'une demi-douzaine d'autres espèces, les plantes repoussent les mites et les virus, combattent les maladies fongiques et produisent des graines dont la durée de conservation dépasse celle de leurs cousins ​​non modifiés. Pour Pioneer, ces super-tournesols, comme on les appelle parfois, seront un petit mais significatif pas en avant dans la lutte pour nourrir la population mondiale en pleine explosion, qui devrait se stabiliser à environ 10 milliards. Mais pour les critiques, ils - et la biotechnologie agricole qui les a créés - sont une menace écologique qui détruira les systèmes naturels dont dépend la vie humaine.

La bataille entre ces opinions bien ancrées est féroce. Au cours de la dernière année, des agriculteurs et des militants ont ruiné cinq tonnes métriques de semences transgéniques en France, saccagé des champs de cultures génétiquement modifiées en Allemagne et convaincu sept chaînes de supermarchés européennes d'arrêter de vendre des produits de marque commerciale contenant des produits issus de la bio-ingénierie. En février dernier, une coalition de 70 groupes et individus a poursuivi la Food and Drug Administration des États-Unis pour bloquer l'utilisation d'une douzaine de cultures transgéniques en tant que menace imminente pour l'environnement.

Alors même que le gouvernement américain encourage la biotechnologie agricole, les pays européens reculent devant ce que les militants appellent Frankenfoods. L'Autriche et le Luxembourg ont interdit le maïs génétiquement modifié ; La Norvège a également interdit le maïs ainsi que cinq autres cultures biotechnologiques ; La France a interdit toutes les plantes transgéniques. Pour pousser le gouvernement britannique à décréter un moratoire, Greenpeace a déversé quatre tonnes de soja génétiquement modifié à l'extérieur du 10 Downing Street en février.

Les partisans de la biotechnologie, d'autre part, soutiennent que cela créera rien de moins qu'une deuxième révolution verte. Dans le premier, les scientifiques agricoles ont utilisé des techniques de sélection conventionnelles pour créer les souches de blé et de riz à haut rendement qui ont doublé les récoltes mondiales de céréales depuis les années 1950. Pendant ce temps, le nombre de personnes souffrant de la faim a diminué des trois quarts, selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, malgré une énorme augmentation de la population. Mais la population mondiale continue d'augmenter et les chercheurs doivent maintenant recommencer. Selon une projection publiée en août dernier par l'Institut international de recherche sur les politiques alimentaires, un groupe de réflexion à Washington, D.C., la demande mondiale de riz, de blé et de maïs augmentera de 40 pour cent d'ici 2020 - et la seule façon de nourrir ces bouches est la biotechnologie. Si les militants réussissent à interdire les cultures transgéniques, affirme Robert L. Evenson, économiste agricole à l'Université de Yale, ils finiront par nuire aux pauvres de trois continents.

Entre ces deux extrêmes se trouve un groupe d'écologistes agricoles et de phytogénéticiens qui tentent de comprendre les implications de la nouvelle technologie. Bien que certains militants prétendent que les cultures génétiquement modifiées sont une menace directe pour la santé humaine, les chercheurs rejettent généralement ces craintes : il y a peu de preuves que les gènes transgéniques, en eux-mêmes, soient susceptibles d'être toxiques ou de favoriser la maladie. Cependant, les biologistes pensent que dans certains cas, des gènes étrangers présents dans les cultures peuvent passer à d'autres espèces non agricoles, avec des effets potentiellement dangereux. Il est inévitable qu'ils s'en sortent, déclare l'écologiste Joy Bergelson de l'Université de Chicago. Cela ne signifie pas nécessairement qu'il y aura des répercussions négatives. Mais il pourrait y en avoir. Et pour le moment, nous ne savons pas assez ce qu'ils pourraient être et quand ils pourraient se produire.

La technologie est brillante, déclare Paul Arriola, phytogénéticien au Elmhurst College, à Elmhurst, dans l'Illinois. À bien des égards, c'est une aubaine. Néanmoins, Arriola pense que la biotechnologie dépasse à la fois la compréhension scientifique de ses risques et le développement d'un appareil réglementaire pour superviser son utilisation. Parce que, du point de vue d'Arriola, nous ne savons pas vraiment quoi réglementer, ni comment le faire, le monde est au milieu d'une énorme expérience en cours. Nous pourrions créer un véritable gâchis environnemental. Et cela pourrait empêcher cette technologie de faire du bien.

Super-mauvaises herbes

La lutte pour l'agriculture transgénique est tout sauf académique. En 1996, la première année où les semences transgéniques étaient largement disponibles, les agriculteurs ont planté 1,74 million d'hectares (4,3 millions d'acres) des nouvelles variétés. Cette année, selon Clive James, chef du Service international à but non lucratif pour l'acquisition d'applications agrobiotechnologiques, pas moins de 50 millions d'hectares dans le monde - une superficie plus grande que l'Allemagne - sont plantés de cultures génétiquement modifiées. C'est l'une des adoptions technologiques les plus rapides que j'aie jamais vues, dit James.

Environ les trois quarts de ces terres se trouvent aux États-Unis, la plupart étant plantés de maïs et de soja issus de la biotechnologie. Mais la technologie se développe encore plus rapidement en Argentine - la superficie consacrée au soja transgénique a triplé entre 1997 et 1998. Bien que les chiffres exacts ne soient pas disponibles, la Chine, le plus grand producteur mondial de coton et de tabac, est, selon James, en pleine croissance la terre plantée avec des versions génétiquement modifiées des deux cultures.

Le trait de loin le plus important de la bio-ingénierie est aujourd'hui la tolérance aux herbicides, qui représente les deux tiers de toutes les cultures transgéniques. Une technologie dominée par Monsanto, elle permet aux plantes de résister à l'utilisation de produits chimiques désherbants sélectionnés, afin que les agriculteurs puissent les appliquer sans craindre de détruire leurs récoltes. Le soja Roundup Ready de Monsanto, qui résiste à l'herbicide Roundup de la société, a été introduit en 1996 ; l'année dernière, ils couvraient environ 10 millions d'hectares, soit un tiers des terres agricoles américaines consacrées à cette culture. Viennent ensuite le maïs résistant aux insectes, notamment le maïs DekalBt, modifié par la filiale Dekalb récemment acquise par Monsanto pour produire un insecticide bactérien, et le maïs StarLink, produit par AgrEvo, une coentreprise des géants allemands de la chimie Hoechst et Schering. Principalement destiné à lutter contre la pyrale du maïs, le maïs transgénique a occupé l'an dernier 6,5 millions d'hectares aux États-Unis, soit un cinquième de la récolte totale de maïs du pays.

Plus-beaucoup plus-est en route. Alors que les ventes de semences génétiquement modifiées sont passées de 75 millions de dollars en 1995 à plus de 1,5 milliard de dollars l'année dernière, une demi-douzaine de grandes entreprises en Europe et aux États-Unis se sont positionnées pour exploiter un marché qui est largement considéré comme étant sur le point d'exploser. Selon les archives du département américain de l'Agriculture, quelque 4 500 variétés de plantes génétiquement modifiées ont été testées dans ce pays, plus de 1 000 au cours de la seule année dernière. Une cinquantaine d'entre elles ont déjà été approuvées pour une diffusion illimitée, dont 13 variétés de maïs, 11 tomates, quatre graines de soja, deux courges et même un type de radicchio. Des centaines d'autres sont en préparation, parmi lesquelles des usines qui produiront des produits chimiques industriels et pharmaceutiques (voir le numéro précédent The Next Biotech Harvest ).

Cette ruée vers le marché alarme certains biologistes, qui pensent que les cultures transgéniques sont libérées avant que les implications environnementales ne soient comprises. Le souci le plus immédiat est de savoir si les cultures génétiquement modifiées se reproduiront spontanément avec leurs parents sauvages, créant des supermauvaises herbes hybrides. Tout comme un seul chercheur brésilien d'abeilles a créé une nuisance à l'échelle du continent en laissant accidentellement des abeilles africaines agressives s'hybrider avec des abeilles domestiques douces, la libération de gènes étrangers pourrait, en théorie, produire des plantes tueuses d'abeilles nocives.

Étonnamment, on sait peu de choses sur une telle hybridation naturelle, explique le généticien Norman C. Ellstrand de l'Université de Californie à Riverside. Jusqu'à récemment, les agronomes se concentraient sur la protection des agriculteurs ; le peu de recherches d'hybridation effectuées dans le passé concernaient principalement l'introgression de gènes de la nature dans les espèces cultivées, plutôt que l'inverse. Les gens avaient l'idée que [l'hybridation culture-herbe] n'était pas un phénomène très courant ou intéressant, dit Ellstrand. Mais quand ils ont finalement eu le temps de l'examiner, ils ont essentiellement passé beaucoup de temps à être surpris de ce qui pourrait arriver.

Au départ, les scientifiques pensaient qu'il était peu probable que les gènes passent des cultures transgéniques aux mauvaises herbes, car les hybrides connus culture-mauvaises herbes sont souvent stériles. Mais en septembre dernier, Bergelson et deux collègues de Chicago ont surpris les chercheurs avec une étude de Arabidopsis thaliana , une espèce de moutarde souvent utilisée comme organisme d'essai par les phytogénéticiens. Habituellement, la plante se pollinise, ce qui implique pour les scientifiques que les gènes étrangers dans les transgéniques A. thaliana n'échapperait pas à l'hybridation. Mais après que les chercheurs ont planté des A. thaliana , transgénique résistant aux herbicides A. thaliana , et une variété mutante naturelle résistante aux herbicides, ils ont appris que les plantes transgéniques étaient 20 fois plus susceptibles de se croiser que les mutants - elles étaient de promiscuité, comme le disait un titre dans la revue Nature. Personne ne sait pourquoi, dit Bergelson. Nous essayons toujours de trouver le mécanisme qui entraîne le modèle que nous avons vu. Il y a beaucoup de choses que nous ne comprenons pas, y compris à quel point c'est courant.

Les implications sont inquiétantes. Il y a dix ans, par exemple, les betteraves sucrières européennes se sont mélangées spontanément à un parent sauvage, créant une espèce hybride qui constitue désormais un problème à l'échelle du continent. Alors que la betterave sucrière est bisannuelle - la racine est récoltée à la fin de la deuxième année - la nouvelle adventice est une annuelle. À la fin de l'année, dit Ellstrand, la racine se transforme en un morceau de bois qui endommage le matériel agricole ou pénètre dans l'usine de transformation de la betterave sucrière et bousille les machines. Vous ne pouvez pas le tuer avec un herbicide car tout herbicide qui attrape la mauvaise herbe frappe son parent. Ce n'est que lorsque la chose fleurit et fleurit que vous la voyez, et à ce moment-là, elle a produit des graines qui pénètrent pour toujours dans le champ de betteraves.

Les cultures transgéniques ont déjà montré le potentiel de créer des problèmes similaires. La perspective de supermauvaises herbes résistantes aux herbicides ou aux insectes est particulièrement consternante. En 1995, Monsanto et AgrEvo ont introduit le colza tolérant aux herbicides ( Brassica napus ), la plante qui est la source de l'huile de canola. Un an plus tard, une équipe de 11 membres du Scottish Crop Research Institute a rapporté, à la surprise des scientifiques, que le pollen des champs de colza peut parcourir jusqu'à deux kilomètres. Presque au même moment, trois généticiens danois ont découvert que le transgénique Brassica napus se reproduit facilement avec un parent envahissant, Brassica campestris . Les plantes résultantes ressemblent beaucoup B. campestris -mais ne sont pas affectés par les herbicides. Pris ensemble, explique Dean Chamberlain de l'Université de Caroline du Nord à Greensboro, les deux rapports ont montré que l'hybridation est une réelle préoccupation et que vous avez besoin d'une très grande zone tampon autour de votre parcelle pour la contrôler.

Lorsqu'Ellstrand a examiné la littérature sur les 30 espèces végétales les plus importantes sur le plan agricole, la plupart des scientifiques qu'il a consultés pensaient que peu s'hybridaient facilement. En fait, il a trouvé des preuves que plus de 25 des cultures peuvent briser la barrière des espèces, parfois avec des espèces non apparentées. Inclus dans cette liste est le blé, que Robert S. Zemetra et ses collègues de l'Université de l'Idaho ont signalé en avril peut croiser avec l'herbe à chèvre barbu, une mauvaise herbe à problème dans l'ouest des États-Unis.

Ce qui me choque vraiment en tant que biologiste, c'est que vous avez deux espèces avec des nombres différents de chromosomes en train de s'hybrider, explique Allison Snow, botaniste à l'Ohio State. L'herbe à chèvre a 28 chromosomes et le blé en a 42, mais ils peuvent se croiser. Les biologistes ont considéré la progéniture viable de telles discordances comme presque impossible. En conséquence, ils pensaient que la gamme d'espèces pouvant s'hybrider était limitée. L'hybridation chèvre-blé suggère que la gamme est plus large qu'on ne le pensait.

Vous obtenez des taux de reproduction très bas, dit Snow. Mais lorsque vous parlez d'acres et d'acres de blé avec de l'herbe à chèvre tout autour, même un événement à très faible probabilité peut se produire. Si l'hybridation créait de l'herbe à chèvre résistante aux insectes dans des zones où la propagation de la mauvaise herbe est naturellement contrôlée par les insectes, dit-elle, cela pourrait finir par être le seul type d'herbe à chèvre que vous ayez, et alors vous pourriez vous retrouver avec des infestations encore plus importantes que celles que nous avons déjà. ont. De telles craintes sont l'une des raisons pour lesquelles les cultures Bt résistantes aux insectes - qui contiennent des gènes de la bactérie Bacillus thuringiensis -ont été pris pour cible par des militants.

Aux États-Unis, il est peu probable que le maïs transgénique présente un grand risque d'hybridation car il n'a pas de proches parents. Mais le Mexique a teocinte , la plante sauvage qui pourrait être l'ancêtre du maïs moderne. Que se passerait-il si les agriculteurs mexicains plantaient du maïs génétiquement modifié ? Les nouveaux gènes pourraient-ils affecter l'aptitude des teocinte , que certains agro-écologistes considèrent comme un réservoir potentiel de gènes précieux pour les futurs sélectionneurs de maïs ? Avec les informations dont nous disposons actuellement, dit Snow, il est difficile de dire quand les risques à long terme sont suffisamment graves pour interdire certaines cultures.

Derrière les craintes des écologistes se profile la conviction que les biologistes moléculaires qui travaillent avec l'ADN sur la paillasse du laboratoire ne comprennent pas pleinement comment il se comporte sur le terrain. Selon Rosemary S. Hails de l'Institut de virologie et de microbiologie environnementale du British National Environmental Research Council, l'évaluation des risques des organismes transgéniques est un sujet multidisciplinaire, qui devrait inclure des écologistes, des biologistes moléculaires, des agronomes et des sociologues. Au lieu de cela, les entreprises ont tendance à déléguer les décisions concernant la libération des cultures transgéniques à des biologistes moléculaires - qui ne sont pas formés pour apprécier toute la complexité de la façon dont le code génétique interagit avec les facteurs environnementaux.

À quelle vitesse une nouvelle herbe se déplacerait-elle? demande la neige. Personne ne le sait vraiment. Je suppose en quelque sorte que la plupart de ces cultures seront finalement approuvées et que des gens comme moi étudieront les conséquences. Ensuite, une fois que le chat est sorti du sac, nous pouvons trouver comment réguler cette technologie.

Un monde affamé

Compte tenu de ces risques, pourquoi tant de ces scientifiques soutiennent-ils le développement continu de la biotechnologie agricole ? Une réponse est l'herbe-sorcière. Witchweed, le nom commun de trois espèces du genre Cri , est une plante parasite qui se nourrit des racines des céréales et des légumineuses dans une grande partie de l'Afrique. Attaquer le maïs, le sorgho et le mil - les trois principales cultures céréalières du continent - Cri , selon Gebisa Ejeta, agronome à l'Université Purdue, est un fléau de l'agriculture africaine. Il a été estimé que la mauvaise herbe détruit 40 pour cent de la récolte totale de céréales du continent, une perte énorme dans les endroits les plus affamés du monde.

D'un point de vue biologique, Cri est fascinant. Ses graines, plus petites que des grains de sable, dorment jusqu'à 20 ans, ne se réveillant que lorsqu'elles sont réveillées par un produit chimique émis par les racines de la plante hôte. Alors qu'elles sont encore sous terre, les plantes parasites développent des organes ressemblant à des racines appelés haustoriums, qui pénètrent dans les racines de l'hôte et siphonnent les nutriments. Des scores ou des centaines de Cri les plantes peuvent attaquer le même hôte. La sorcellerie finit par pousser dans des champs de plantes de cinq pieds de haut avec de jolies fleurs roses, mais à ce moment-là, elle a depuis longtemps détruit les cultures dont elle se nourrit. Parce que chaque plante produit jusqu'à 100 000 graines, l'herbe de sorcière est presque impossible à éradiquer - les États-Unis ont passé quatre décennies à éliminer une seule petite épidémie dans les Carolines.

Parce que l'herbe-sorcière s'adapte rapidement aux nouveaux hôtes, les pertes en Afrique ne cessent de croître. Lorsque le parasite a rendu impossible la culture du sorgho dans l'est du Soudan, des agriculteurs désespérés ont essayé de cultiver du mil. Au début, le mil était immunisé. Mais en quelques années, l'herbe de sorcière a également fait des ravages sur la nouvelle récolte. Les gens meurent littéralement de faim à cause de Cri , dit Ejeta.

Qui regarde la serre ?

L'incertitude est due, en partie, à l'absence d'un cadre réglementaire rigoureux pour trier les risques inhérents à la biotechnologie agricole. Les cages en plastique recouvrant les têtes des tournesols aident à garder le pollen transgénique hors de l'environnement, une exigence générale pour l'obtention d'un permis fédéral pour cultiver une culture d'essai de plantes génétiquement modifiées. Mais à part la surveillance des parcelles, le gouvernement impose peu de conditions aux tests biotechnologiques. La raison principale est que le Congrès n'a adopté aucune loi environnementale spécifique pour l'agriculture génétiquement modifiée. Au lieu de cela, les cultures transgéniques sont évaluées par trois agences fédérales qui se chevauchent : la Food and Drug Administration, l'Environmental Protection Agency et le ministère de l'Agriculture.

Chaque agence gouvernementale a une responsabilité statutaire différente, ce qui conduit parfois à des anomalies et des lacunes dans la réglementation. La FDA, par exemple, ne regarde pas la sécurité des aliments qui ont été conçus pour exprimer des pesticides, car les pesticides sont par la loi exemptés de la compétence de l'agence. L'EPA non plus, qui est tenue de traiter ces aliments comme des pesticides. Parce que les pesticides, bien sûr, sont des substances toxiques, l'agence n'établit que des tolérances humaines pour chaque composé. (En réponse aux inquiétudes des critiques, l'agence a annoncé ce printemps qu'elle pourrait repenser son approche.) Pour sa part, l'USDA essaie simplement de s'assurer que la culture pousse comme le fabricant le dit. Les mandats juridiques décousus, observe Elizabeth Milewski, conseillère en biotechnologie de l'EPA, rendent la vie intéressante.

Une conséquence inquiétante de cette mosaïque de réglementations est que personne n'a la responsabilité directe d'examiner les effets à long terme sur l'environnement. Nous avons une compréhension de première approximation de la biologie des populations de ces plantes et des populations d'insectes, de microbes et de virus, explique Neal Stewart, biologiste à l'Université de Caroline du Nord à Greensboro. Mais nous savons très peu de choses sur l'écologie de la communauté et pratiquement rien sur l'écologie de l'écosystème de ce que feront ces gènes. Et nous ne poursuivons pas activement cette connaissance. Les inquiétudes de Stewart ont porté leurs fruits en mai, lorsque les scientifiques de Cornell ont signalé que le pollen du maïs Bt peut tuer les chenilles des papillons monarques.

Selon Sally McCammon, conseillère scientifique au Service d'inspection de la santé animale et végétale de l'USDA, les essais de biotechnologie sur le terrain peuvent être de n'importe quelle taille et durer n'importe quelle durée, bien qu'un ou deux ans soient la norme. Du point de vue des entreprises, les tests sont des efforts pour savoir si les nouvelles variétés de cultures se comporteront comme prévu. La tâche principale du gouvernement, selon McCammon, est de certifier que le test est biologiquement confiné. Les plantes transgéniques doivent être tenues à l'écart des plantes qu'elles pourraient croiser. Ensuite, vous devez en rendre compte, dit McCammon. Nous veillons à ce que vous emballiez ce que vous sortez et que le matériel végétal soit enfoui.

Ces mesures sont nécessaires, selon la façon de penser de Snow. Mais en garantissant que les gènes transgéniques ne s'échapperont pas dans l'environnement, ils rendent également impossible d'apprendre ce qui se passera s'ils le font. Les questions écologiques ne sont même pas abordées, dit-elle. En fait, il est illégal de les toucher. Elle estime que l'environnement et l'industrie seraient mieux servis en introduisant un deuxième niveau d'expérimentation consacré aux questions écologiques. Une autre étape, selon elle, serait de financer la recherche universitaire sur les risques écologiques - actuellement la seule source de fonds fédéraux, le panel des risques biotechnologiques de l'USDA, dispose d'un budget de moins de 2 millions de dollars.

Des contrôles techniques peuvent également être possibles, explique Gressel de l'Institut Weizmann. La plupart des cultures transgéniques aujourd'hui ont un seul gène étranger. Mais les entreprises travaillent déjà à l'insertion simultanée de plusieurs gènes dans le génome de la plante. Dans un article de mai paru dans la revue Trends in Biotechnology, Gressel soutient que si ces multiples gènes étaient insérés à proximité les uns des autres sur le chromosome, les hybrides potentiels hériteraient de tous à la fois. Et si les gènes secondaires codaient pour des traits tels que la prévention de la dormance, les hybrides seraient moins, pas plus, dangereux que leurs parents sauvages. Pour les cultures, l'incapacité de rester en dormance n'a pas d'importance, car la graine est récoltée et replantée chaque année. Mais une mauvaise herbe qui est incapable de produire des graines qui peuvent rester en dormance jusqu'au moment opportun pour germer est considérablement désavantagée. L'herbe hybride sera plus faible, pas plus forte, dit Gressel.

Je suis plus inquiet pour l'avenir que pour le présent, dit Ellstrand. Jusqu'à présent, ça va, nous n'avons pas de tomates tueuses qui volent dans les airs. Mais nous devons être réfléchis et prudents dans ce que nous faisons, et il y a des gens et certaines parties de l'industrie où ils ont une meilleure tradition que d'autres. Les personnes qui ont travaillé avec des plantes à l'extérieur dans la vraie vie semblent mieux maîtriser la situation que les personnes qui ont travaillé avec des produits chimiques toute leur vie. Si nous restons attentifs à ce qui se passe sur le terrain, nous pourrons peut-être faire en sorte que cette technologie réalise ses promesses.

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