Des chercheurs de Cambridge reçoivent 7,5 millions de livres sterling pour créer des plantes programmables Imaginer une plante dotée de nouvelles capacités : des aliments plus nutritifs, des cultures résistant aux vagues de chaleur, ou des feuilles capables de produire des matériaux utiles. Cette vision est désormais plus que jamais à portée de mains grâce à l'attribution de nouveaux fonds par l'Advanced Research and Invention Agency (ARIA) à des chercheurs de l'université de Cambridge. Avec cette aide financière, ils espèrent débloquer la technologie qui permettra d’accélérer le développement des cultures et d'améliorer les plantes avec de nouvelles propriétés, telles que la tolérance à la sécheresse qui réduira leur besoin d’eau, ou la capacité à résister aux insectes ravageurs et aux maladies. Leur recherche pourrait révolutionner l'avenir de l'agriculture et offrir une approche radicalement nouvelle pour sécuriser les stocks alimentaires face aux défis du changement climatique. Des plantes programmables - une avancée majeure en biologie végétale « Nous développons les outils pour rendre les plantes programmables, comme du logiciel. Ce n'est pas de la science-fiction – c'est l'avenir de l'agriculture, » a déclaré le Professeur Jake Harris, chef du groupe Chromatin and Memory, et leader du projet financé par ARIA. L’équipe dirigée par Harris a reçu 6,5 millions de livres sterling pour construire le premier chromosome artificiel végétal. L'ambition du programme Synthetic Plants est de développer des chromosomes et des chloroplastes artificiels capables de survivre dans une plante vivante. Si les équipes y parviennent, ce sera l’une des avancées les plus significatives en biologie synthétique végétale. Cette équipe internationale comprend des collaborateurs de l'Université de Western Australia, de la société biotechnologique Phytoform Labs et de l'Australian Genome Foundry de l'Université Macquarie. « Notre idée est de concevoir un chromosome à partir de zéro, plutôt que de modifier un chromosome existant, » a expliqué Harris. Il a ajouté : « Nous repensons ce que les plantes peuvent faire pour nous. Ce chromosome synthétique pourrait un jour aider à cultiver des plantes plus productives, plus résilientes et bénéfiques pour la planète. » Bien que des chromosomes synthétiques aient déjà été réalisés chez des organismes plus simples, comme les bactéries et les levures, il s'agit de la première tentative pour créer et déployer un tel chromosome entièrement de scratch chez une plante. Le projet utilisera la mousse Physcomitrium patens, une plante unique et hautement modifiable, comme plateforme de développement pour construire et tester un chromosome synthétique avant de le transférer dans des plants de pommes de terre. Ce travail ouvre de nouvelles possibilités non seulement pour l’agriculture terrestre, mais aussi pour la culture de denrées alimentaires et de médicaments en espace, ainsi que pour l’agriculture intérieure. Il pourrait également permettre aux scientifiques d’équiper des variétés de plantes élites d’une résistance aux maladies, ou de les rendre productives dans de nouveaux climats et environnements. Des applications puissantes en agriculture Le deuxième projet financé, dirigé par les Professeurs Alison Smith et Dr Paweł Mordaka dans le groupe Plant Metabolism, vise à utiliser des chloroplastes synthétiques pour permettre aux plantes d’assimiler l'azote et de produire de la vitamine B12. L utilization des engrais pour fournir de l’azote et promouvoir de bonnes rendements est actuellement la principale source de pollution agricole ; réduire la nécessité de ces engrais favoriserait des systèmes de production alimentaire plus durables. Ce projet s'appuie sur leurs travaux antérieurs visant à concevoir et construire le génome complet du chloroplaste de l'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Les chercheurs de Cambridge reçoivent près d’un million de livres sterling dans le cadre d’une subvention de 9 millions de livres sterling au total. Ils travaillent en collaboration avec des équipes de chercheurs internationales basées au Royaume-Uni, aux États-Unis et en Allemagne pour transférer cette technologie et construire des chloroplastes synthétiques dans des plants de pommes de terre. Smith a déclaré : « Succès ou échec, notre projet pourrait ouvrir des applications puissantes en agriculture, comme des plantes capables d’assimiler l'azote ou de produire des nutriments essentiels tels que la vitamine B12, potentiellement réduisant la dépendance aux engrais et combattant la malnutrition. Ces propriétés ont un potentiel immense si elles sont ingénierisées chez les plantes. » Elle a ajouté : « Cette avancée permettrait aux scientifiques de dépasser ce qui peut être réalisé avec l'édition génétique et d’équiper les plantes de nouvelles fonctions, allant de la réduction de l'usage de l'eau en agriculture jusqu'à la protection des rendements en conditions incertaines. » Une opportunité unique La nature ambitieuse de ce projet dépasse largement la portée de la plupart des autres schémas de financement au Royaume-Uni. Pour Harris, cela découle de l’approche unique d’ARIA qui a favorisé le développement de l’opportunité de recherche et de l’objectif en collaboration avec la communauté scientifique. « ARIA a organisé quelques événements avec des biologistes synthétiques pour examiner ce qui est sur le point de devenir possible, et ce qui pourrait être une approche audacieuse et transformatrice, » a dit Harris. Il a ajouté : « C’est une façon totalement différente de voir les choses. Nous sommes passés de 'voici ce que nous voulons voir dans le monde' à 'comment y arriver'. Cela a encouragé une nouvelle équipe et une nouvelle façon de penser. » « Ce travail nous fait passer au-delà des limites des génomes naturels. Il s’agit de concevoir de nouvelles capacités chez les plantes – du niveau moléculaire jusqu’aux propriétés supérieures. » Actuellement, il faut généralement huit ans pour développer une nouvelle variété de culture au Royaume-Uni, mais avec cette nouvelle technologie, ce processus pourrait se réduire à un an voire moins. La vitesse de développement serait considérablement augmentée, de la même manière que les technologies révolutionnaires de prédiction de la structure des protéines comme AlphaFold ont considérablement accéléré le processus de découverte de médicaments. La biologie synthétique a déjà transformé le domaine de la santé et pourrait avoir un impact similaire sur l’agriculture en permettant d’améliorer de manière ciblée les traits des plantes. Ces avancées pourraient non seulement renforcer la sécurité alimentaire dans un contexte de changement climatique, mais aussi ouvrir de nouvelles avenues pour l’exploration spatiale et l’agriculture en milieu contrôlé. Évaluation de l'événement par les professionnels de l’industrie L’annonce de cette subvention a été saluée par plusieurs experts de l'industrie agricole et biotechnologique. Dr Rebecca Richards, directrice de recherche chez Syngenta, une entreprise leader dans les solutions agricoles, souligne que cette initiative représente une étape critique vers une agriculture plus durable et résiliente : « La création de plantes programmables ouvre la voie à des solutions innovantes qui pourraient changer la donne dans la gestion des ressources en eau et la réduction de l’impact environnemental de l’agriculture. » En outre, ces projets illustrent la volonté de Cambridge de rester à la pointe de l’innovation en biologie végétale, contribuant ainsi à positionner la Grande-Bretagne comme un leader mondial dans ce domaine.