Les teneurs en nutriments des productions végétales pourraient être réduites sous l'effet du changement climatique

Une équipe internationale de chercheurs vient de montrer que le changement climatique, et plus particulièrement l'augmentation de la concentration atmosphérique en CO₂, pourrait réduire la teneur en fer et en zinc de certaines cultures. Or, ces éléments minéraux sont très importants pour la nutrition humaine et on estime que deux milliards d'individus souffrent déjà de carences en fer et zinc. Les résultats de l'étude conduite par l'École de santé publique de Harvard et publiée dans la revue Nature indiquent donc que le changement climatique pourrait être une menace supplémentaire pour la nutrition humaine.

L'expérience a porté sur 41 cultivars, au Japon, en Australie et aux États-Unis. Grâce au dispositif FACE (free air carbon dioxide enrichment), les chercheurs ont testé l'effet d'une atmosphère enrichie en CO₂ (entre 546 et 586 ppm) sur les teneurs en fer et en zinc des parties consommables des différentes plantes : blé et riz pour les céréales en C3, soja et pois pour les légumineuses en C3, et maïs et sorgho pour les céréales en C4.

Les résultats montrent une diminution significative des concentrations en fer, en zinc et en protéines pour les céréales en C3 (-5,1%, -9,1% et -6,3% respectivement par rapport à la concentration atmosphérique actuelle en CO₂). Les réductions des teneurs en fer et en zinc étaient également significatives pour les légumineuses en C3. En revanche, les plantes en C4 semblent moins sensibles à une élévation de la concentration atmosphérique en CO₂. Il est en outre apparu que la diminution des concentrations en fer et en zinc était très variable d'une variété de riz à l'autre.

Les auteurs de l'étude, qui estiment que deux à trois milliards de personnes reçoivent 70% de leurs apports en fer et en zinc via les céréales en C3, recommandent donc de sélectionner des variétés de riz moins sensibles à l'augmentation de la concentration atmosphérique en CO₂, d'élaborer des céréales biofortifiées et de fournir des compléments nutritionnels aux populations les plus vulnérables.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : Harvard School of Public Health

Rapport de l'USDA sur le transfert technologique pour l'année 2013

Fin avril, l'USDA (United states departement of agriculture) a publié son rapport annuel dressant le bilan des découvertes scientifiques ayant conduit à de nouveaux brevets et inventions, avec un potentiel d'application commerciale et de croissance économique. Ainsi, en 2013, l'USDA compte l'obtention de 51 brevets, le dépôt de 147 demandes de brevets et la diffusion de 180 nouvelles inventions.

À titre d'exemples, peuvent être mentionnés : un nouveau type de farine élaboré à partir de pépins de raisins qui pourrait prévenir l'augmentation du cholestérol et la prise de poids ; de nouveaux procédés de transformation des tontes et feuilles mortes urbaines en bioénergie ; un modèle informatique du process de lait liquide permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre ; ou encore un dispositif qui, une fois inséré dans de petits conditionnements de fruits, libère une vapeur anti-microbienne permettant de maintenir les fruits frais et d'éviter qu'ils moisissent sur l'étalage.

L'une des perspectives intéressantes pour les travaux de l'USDA est la création, par le Farm Bill 2014, de la Foundation for Food and Agriculture. Cette structure a pour objectif de promouvoir la recherche et le transfert de technologies au travers de collaborations public-privé, et est dotée d'un budget de 400 millions de dollars, provenant à parts égales de fonds publics et privés.

Julia Gassie, Centre d'études et de prospective

Source : USDA

Absorption de carbone par les forêts

Les forêts qui se développent sur un sol fertile séquestrent 30% du carbone prélevé dans l'air pour la photosynthèse, alors que ce stockage s'élève à 6% dans le cas d'un sol pauvre en nutriments.

Ces résultats sont issus de travaux de modélisation associant plusieurs laboratoires de recherche de par le monde, dans le cadre du projet IMBALANCE-P (« Synergy Grant » du European Research Council). Les modèles mobilisés ont été améliorés afin de tenir compte non seulement de la quantité d'azote dans le sol, mais aussi de sa disponibilité à de grandes échelles (ajout de contraintes telles que le pH ou encore le phosphore). Selon les chercheurs, cette différence de séquestration proviendrait de la mobilisation par l'arbre de ses ressources afin d'explorer un sol pauvre à la recherche de nutriments. En résulte alors une plus faible production de biomasse, et donc une plus faible séquestration de carbone.

Source : Nature Climate Change

Une bouteille comestible

Un nouveau contenant qui pourrait remplacer les bouteilles en plastique, telle est l'innovation proposée par trois designers et cofondateurs de Skipping Rocks Lab. De petite contenance pour l'instant, cette version comestible à la forme sphérique est nommée Ooho. Elle est à base d'alginate de sodium (extrait des algues) et de chlorure de calcium ; une composition qui permettrait aux ménages de fabriquer leur bouteille chez eux dans un objectif de réduction des déchets.

 

 Source : Water Canada

 Source : Water Canada

 

 

Séquençage du génome d’un trypanosome des palmiers

Les trypanosomes sont des organismes unicellulaires pouvant affecter les plantes, les animaux (ex : maladie de Chagas) ou les hommes (ex : maladie du sommeil). Les trypanosomes des plantes peuvent se développer dans la sève et générer d'importantes pertes économiques pour certaines plantes commerciales telles que caféiers, cocotiers et palmiers à huile. Ces pathogènes nécessitent donc souvent le recours massif à des insecticides pour détruire leurs vecteurs.
Des chercheurs, notamment du Cirad et du Génoscope, ont récemment séquencé le génome de deux trypanosomes : un pathogène du cocotier en Guyane et un autre trypanosome qui ne cause apparemment pas de dégâts, et que l'on trouve dans des euphorbes de la région de Montpellier. La comparaison de ces génomes entre eux et à ceux des trypanosomes affectant les hommes a permis de montrer que la plupart des gènes était commune aux deux trypanosomes étudiés. Les résultats ont été publiés dans la revue Plos Genetics. L'identification de gènes du métabolisme des trypanosomes ouvre la voie à la culture in vitro de ces pathogènes, et au développement de nouveaux outils de contrôle des maladies parasitaires des plantes.

Source : Cirad

Projet LEGATO : des légumineuses pour l'agriculture de demain

Le projet européen LEGATO (LEGumes for the Agriculture of Tomorrow) a été lancé ce printemps dans le but de promouvoir la réintroduction de légumineuses à graines dans les systèmes de culture européens. D'une durée de quatre ans et financé par le programme FP7 de l'Union européenne, ce projet rassemble une trentaine de partenaires (dont des acteurs de la recherche et des PME). Il a pour objectifs de développer de nouvelles variétés (résistance à certains bio-agresseurs, qualité pour la consommation humaine), de concevoir des systèmes de culture à base de légumineuses, et d'explorer de nouveaux produits alimentaires utilisant des farines de légumineuses. Les recherches porteront plus particulièrement sur le pois et la féverole qui sont les légumineuses les plus cultivées en Europe.

Source : http://www.legato-fp7.eu/index.html

Lancement de l'appel à projets transnationaux pour la validation de biomarqueurs de la nutrition et de la santé, dans le cadre de la JPI HDHL

L'agence nationale pour la recherche (ANR) a lancé le 16 avril dernier un appel à projets dans le cadre de l'initiative de programmation conjointe « a healthy diet for a healthy life » (JPI HDHL). Ce premier appel vise de manière générale la validation de biomarqueurs d'effets ou d'exposition pour une analyse prédictive des effets de l'alimentation sur la nutrition et la santé.

13 pays participent à ce programme (États membres et pays tiers) et l'un des objectifs de cet appel à projets est de faire collaborer des équipes internationales, pour des approches interdisciplinaires et innovantes (un minimum de trois équipes issues de trois pays différents pour chaque projet). L'une des principales applications de ces biomarqueurs sera une utilisation comme mesure de référence pour apprécier la validation et la justesse des méthodes d'évaluation alimentaire (prise et état nutritionnels).

Sources : JPI HDHL et ANR

Une méta-analyse des prédictions des effets du changement climatique sur les rendements du blé dans le monde

Les futurs rendements du blé seront sensibles aux évolutions de la température, des précipitations et de la concentration atmosphérique en CO₂, mais la variabilité des résultats des simulations ne permet pas aujourd'hui de prédire avec certitude si la combinaison de ces évolutions climatiques sera positive ou négative pour ces rendements. Deux chercheurs de l'Inra ont récemment publié une méta-analyse des modifications simulées des futurs rendements en blé, de façon à identifier des combinaisons de température, précipitations et concentration atmosphérique en CO₂ conduisant à une augmentation ou diminution des rendements du blé.

L'analyse statistique porte sur les résultats de 90 articles scientifiques publiés à travers le monde et explorant une diversité de scénarios climatiques. Les résultats sont exprimés en termes de variation relative du rendement moyen entre les conditions climatiques du passé récent et des conditions climatiques futures. Il en ressort que les variations de rendements en blé vont de -100% à +155%, avec une très forte variabilité, en particulier dans les régions du monde où le nombre de données est très important (Australie, États-Unis, Royaume-Uni par exemple). Des baisses de rendements ont été constatées dans plus de 50% des cas lorsque la température moyenne augmente de plus de 2,3°C, lorsque les précipitations sont réduites et lorsque la concentration atmosphérique en CO₂ est inférieure à 395 ppm. Une réduction des précipitations de plus de 50% est associée à des baisses de rendements dans plus de 90% des cas.

Les scientifiques ont par ailleurs analysé les effets combinés d'évolutions climatiques pour 28 articles dont les données étaient suffisantes pour un traitement conjoint des trois variables climatiques. Parmi ces 28 articles, certaines régions du monde telles que l'Australie étaient sur-représentées, tandis que la Russie était sous-représentée. Cette partie de l'étude montre que l'effet négatif d'une élévation de la température est réduit lorsque les précipitations et la concentration atmosphérique en CO₂ augmentent. À l'inverse, une diminution des précipitations de l'ordre de 40% cause des pertes de rendements quel que soit le niveau de concentration atmosphérique en CO₂ et même si l'élévation de température est inférieure à 2°C. Ceci souligne l'importance du facteur disponibilité en eau pour les futurs rendements en blé.

La variabilité des résultats de cette méta-analyse demeure néanmoins importante. Les auteurs estiment que cette variabilité est en partie due à la gamme des scénarios climatiques testés, à la variété des sites étudiés à travers le monde (avec des types de sol différents) et vraisemblablement aux différences de pratiques culturales associées (fertilisation). Cette méta-analyse pourrait donc être complétée au fur et à mesure que de nouvelles données de simulation sont disponibles, et que d'autres paramètres seront pris en compte, notamment l'impact des bio-agresseurs, des températures extrêmes, et du changement de la répartition annuelle des précipitations sur les rendements en blé.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : Field crops research

Photosynthèse et nanotechnologies

Une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a réussi à multiplier par trois l'activité photosynthétique de la plante Arabidopsis, ainsi qu'à la transformer en capteur de molécules chimiques pour détecter des substances présentes à l'état de traces. L'innovation tient dans l'introduction de nanotubes au sein des feuilles de la plante, ainsi que dans des chloroplastes, organite cellulaire dans lequel se produit la photosynthèse. Pour la détection de molécules, les chercheurs ont recouru à la capacité des nanotubes à modifier leur fluorescence en présence des éléments recherchés.

Source : Nature

Lancement du projet VineRobot

Coordonné par le Groupe Televitis, le projet européen VineRobot a été lancé en février dernier à l'université de La Rioja (Espagne). L'objectif de ce projet est de concevoir et développer un véhicule terrestre sans pilote, doté de capteurs non-invasifs et destiné à la viticulture. Le robot sera capable de collecter et de transmettre au viticulteur des informations clés (rendement des vignes, croissance végétale, statut hydrique des parcelles, composition des grains), avec un gain de temps par rapport à des observations humaines. Ces informations auront également une résolution plus élevée, et l'utilisation du robot sera plus flexible et d'un coût moindre par rapport aux techniques aériennes existantes. Financé par le 7^e programme cadre de recherche et développement (PCRD), à hauteur de deux millions d'euros, le projet VineRobot associe huit partenaires, dont plusieurs sont français.

Source : VineRobot

 

Lancement du projet WHEALBI – Une approche intégrée pour améliorer la production de blé tendre et d'orge en Europe

Coordonné par l'Inra et lancé en mars dernier, le projet européenWheat and barley Legacy for Breeding Improvement (WHEALBI) réunit les principaux laboratoires européens spécialistes du blé et de l'orge, de la génomique à l'agronomie. L'objectif est de sélectionner de nouvelles variétés, productives et adaptées à des systèmes agricoles plus économes en intrants et respectueux de l'environnement. Les ressources génétiques conservées dans les banques de gènes en Europe seront mobilisées dans des proportions inédites à l'échelle mondiale, et les données générées seront mises à disposition de la communauté scientifique internationale. Ce projet s'inscrit dans un contexte de ralentissement de la progression des rendements, et d'augmentation de la demande mondiale (de 40 à 50% d'ici 2050).

Source : Inra

Plusieurs innovations alimentaires de l'Inra présentées à l'occasion du SIA 2014

Lors du Salon International de l'Agriculture (SIA) 2014, l'Inra a présenté de récentes innovations en matière d'alimentation. Au menu de ce que l'institut de recherche appelle « l'alimentation du futur », une boisson énergisante à base de fibres de baobab, du pain à base de blé dur, des pâtes enrichies en protéines, des biscuits à faible teneur en matières grasses et en sucres, du fromage fabriqué à partir d’un procédé d’ultrafiltration du lait retenant les protéines solubles et les sels minéraux (calcium et oligoéléments), etc. Ces produits, développés avec de nombreux partenaires publics et privés, ont pour objectifs d'améliorer les caractéristiques sensorielles ou nutritionnelles des aliments, de s'adapter plus finement aux besoins de l'organisme pour des populations spécifiques (sportifs, enfants, séniors), de s'inscrire dans une industrie agro-alimentaire plus éco-responsable, etc.

Ainsi MATAHI est une boisson énergisante 100% naturelle, sans colorant ni conservateur, élaborée à base de baobab. Ce dernier contient vingt fois plus de vitamine C que l'orange, quatre fois plus de calcium que le lait et deux fois plus de fer que la viande rouge. Pour réussir à transformer le baobab, très sec et fibreux, en boisson, il a fallu mettre au point des procédés de solubilisation de la pulpe. La boisson est produite dans une entreprise proche de Montpellier. Pour l'approvisionnement en baobab, l'entreprise Matahi a développé une coopération avec le Bénin, dans une approche de type coopérative qui fait aujourd'hui vivre 300 familles.

La baguette MIE'Nutie est élaborée à partir de farine de blé dur. Un nouveau procédé breveté a permis d'obtenir une farine d'une granulométrie inférieure à 200 µm. Le blé dur utilisé provient d'un mélange de variétés sélectionnées par la coopérative Arterris dans le Sud-Ouest de la France. La farine obtenue confère aux baguettes une mie très jaune et de bonnes capacités de conservation grâce à une forte capacité d'hydratation. Le meilleur rendement boulanger compense le prix plus élevé de la matière première blé dur par rapport au blé tendre.

Des pâtes alimentaires ont par ailleurs été développées avec l'incorporation d'une importante proportion de légumineuses (fèves, pois, lentilles, etc.), jusqu'à 35%. Les pâtes sont alors enrichies en protéines et équilibrées en acides aminés indispensables. Riches en fibres, elles sont en revanche pauvres en lipides. Ces caractéristiques devraient permettre de contribuer à la réduction du cholestérol des consommateurs. Ces pâtes enrichies en protéines pourraient également constituer une source alternative aux protéines d'origine animale.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : Inra 

JB-Box® : un nouvel outil web pour aider au pilotage des ateliers d’engraissement bovins

Fruit d'un partenariat entre Arvalis, l'Institut de l'élevage et l'Inra, JB-Box® est un outil de simulation de croissance destiné aux éleveurs et à leurs techniciens. Il a été développé dans le cadre d'un projet de recherche Casdar appelé BeefBox. Le logiciel, disponible gratuitement en ligne, aide au pilotage des ateliers d'engraissement des jeunes bovins, grâce à la simulation de l'impact des pratiques d'alimentation sur les performances zootechniques et économiques de l'atelier.

JB-Box® s'appuie sur la mise en commun des données issues d'essais expérimentaux d'engraissement réalisés par les trois instituts depuis 1985. Ces données, qui seront régulièrement mises à jour avec les essais les plus récents, sont associées à un modèle d'ingestion et à un modèle de croissance. Ces modèles permettent de calculer une multitude d'indicateurs zootechniques ou économiques au jour le jour : gestion des stocks d'aliments, indice de consommation, poids des animaux, gain moyen quotidien (GMQ), coût, prix de revient du kilogramme de carcasse, etc. Ainsi, en permettant la comparaison des performances journalières associées à différents types de conduite, JB-Box® constitue un outil d'aide pour les gestionnaires d'ateliers d'engraissement.

Le logiciel disponible dans sa version V1.0 est limité à la race charolaise. Une seconde version sera proposée dans quelques mois avec d'autres races bovines et de nouveaux aliments.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : JB-Box®

Drones, images aériennes et satellitaires au service de l'agriculture

Plusieurs innovations ont récemment vu le jour en matière d'images aériennes, d'images satellites et de drones appliqués à l'agriculture. La start-up Airinov a ainsi révélé son premier drone agricole à l'occasion du salon international de l'agriculture. Développé en partenariat avec l'Inra, ce drone est automatique, il mesure 2 mètres d'envergure et pèse moins de 2 kg. Il est capable de photographier et analyser différents paramètres (taux de chlorophylle, besoin en azote, infestation d'adventices par exemple) et « de fournir aux agriculteurs une carte clés en main, avec une analyse et des préconisations pratiques ». Équipé d'un GPS et d'une caméra multispectrale, le drone permet l'obtention d'images hautes résolutions couvrant de larges zones agricoles. 10 000 ha sont actuellement survolés par ce drone.

Aux États-Unis, où l'utilisation des drones à usage commercial sera réglementé en 2015, la start-up TerrAvion propose un service d'imagerie aérienne à faible coût pour les petites exploitations agricoles en Californie. Ces dernières peuvent en effet ne pas avoir accès à ces données en raison de leur prix élevé. Le service de TerrAvion consiste en la fourniture de photographies classiques et infrarouge prises par avion. Ces photographies servent par exemple à calculer des indices de végétation qui permettent de suivre la croissance des plantes. TerrAvion souhaite pouvoir réduire ses prix en augmentant le nombre de clients et en accroissant le nombre d'hectares photographiés pour chaque vol, y compris dans de nouvelles régions des États-Unis.

Enfin, l'Inra a testé l'intérêt d'utiliser des images satellitaires pour prédire la teneur en matière organique des sols, dans une zone périurbaine où les autorisations de survol seraient difficiles à obtenir (ici la plaine de Versailles en Île-de-France). Le satellite de télédétection SPOT a fourni des données de réflectance du sol, c'est-à-dire d'intensité de la lumière réfléchie par la surface, qui ont permis de prédire les teneurs en carbone organique des sols. L'avantage de cette méthode est qu'elle est moins coûteuse et facilement applicable pour de vastes superficies. Elle permet également d'envisager « la modulation des pratiques agricoles afin d’optimiser par exemple la répartition spatiale des apports de matières organiques ».

Ces nouveaux outils peuvent ainsi apporter des informations supplémentaires à l'agriculteur sur l'état des peuplements végétaux dans les parcelles ou la composition des sols, et constituer des outils d'appoint pour l'aide à la décision. Ils ne peuvent toutefois pas se substituer au diagnostic global de l'agriculteur, seul garant de la cohérence de la conduite d'ensemble du système de production.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Sources : Airinov ; L'Atelier ; Inra

Une plante capable de produire des phéromones et de communiquer avec les insectes

La découverte publiée dans Nature Communications surprend à bien des égards. En effet, des chercheurs d'universités suédoises et américaines ont mis au point des plants de tabac génétiquement modifiés, capables de synthétiser des composants de phéromones. De ces molécules, les chercheurs concoctent des mélanges auxquels sont sensibles des papillons de nuit, et dont l'efficacité pour piéger certaines espèces (Yponomeuta evonymella, Y. padella) s'est révélée significative. Bien que l'utilisation des phéromones ne soit pas nouvelle pour le secteur agricole – elles sont souvent employées pour la confusion sexuelle des insectes –, ces travaux sont originaux de par le mode de fabrication de ces molécules : il s'agit non plus d'une production par la chimie industrielle, mais d'une production par le vivant. Le prochain objectif des chercheurs est de développer une plante génétiquement modifiée relâchant directement la bonne concoction de phéromones dans l'environnement.

Élise Delgoulet, Centre d'études et de prospective

Source : Nature communications