Où en est le développement de la viande in vitro ?

Un dossier de Frontiers in Nutrition fait le point sur les techniques de production dans ce secteur émergent. Dans un bilan intitulé « Le mythe de la viande cultivée », S. Chriki (Isara) et J.-F. Hocquette (INRAE) relèvent que, depuis le début des années 2010, « aucune avancée majeure n'a été observée, malgré de nombreuses publications nouvelles ». La mise au point de milieux de culture ne recourant pas à des sérums animaux semble acquise, mais n'est pour le moment pas documentée. Certaines inquiétudes planent encore, comme celle d'une dégénérescence de lignée similaire à celle des cellules cancéreuses. Selon eux, les alternatives à base de protéines végétales, déjà sur le marché, pourraient même avoir rendu « obsolète » le projet de viande in vitro. Une autre contribution souligne d'ailleurs la « longue trajectoire de recherches supplémentaires » nécessaire avant d'obtenir une composition et une texture comparables à la viande traditionnelle (goût, couleur, teneur en vitamine B12, etc.).

Un article, co-signé notamment par M. Post (université de Maastricht et Mosa Meat), détaille les options techniques pour les étapes de prolifération des cellules satellites (cellules souches présentes dans les muscles), puis de différenciation de celles-ci en cellules musculaires, en vue de proposer une stratégie de production à grande échelle. Certains microsupports (microcarriers) favorisent l'adhérence des cellules plus que d'autres, en fonction de leur enrobage (ex. : protéines de matrice extracellulaire comme la fibronectine), de leur topographie (rugosité, élasticité, etc.) ou de leur caractère hydrophile. Trois options sont possibles :

- des microsupports non comestibles temporaires, comme du plastique, à enlever après la prolifération, mais avec des difficultés liées à la séparation (chimique, thermique ou mécanique) ;

- des structures non comestibles mais dégradables ;

- des polymères comestibles (additifs alimentaires classiques), imbriqués dans le produit final, avec encore des inconnues liées à l'interférence éventuelle avec le processus de différenciation.

Les auteurs privilégient cette dernière option. Ils suggèrent aussi la faisabilité d'un processus de prolifération/différenciation en une étape unique, moins perturbant pour les cellules et plus facile à industrialiser.

Représentation des étapes de préparation des cellules et des options selon la nature des microsupports

Source : Frontiers in Nutrition

Florent Bidaud, Centre d'études et de prospective

Source : Frontiers in Nutrition

Les impacts de la R&D sur la productivité agricole en France

Un récent article de l'European Review of Agricultural Economics s'intéresse aux impacts de la R&D sur la productivité agricole en France. Pour cela, à partir de la comptabilité nationale, les chercheurs ont construit des séries de données spécifiques sur la productivité globale des facteurs (PGF), sur la période 1959-2012. Les dépenses de R&D ont, quant à elles, été estimées sur la période 1946-2013 (données historiques, comptes de l'agriculture). Les auteurs ont développé un modèle économétrique, permettant d'estimer l'élasticité des dépenses de recherche sur la PGF, en intégrant d'autres variables explicatives (climat, stock de connaissances aux États-Unis). Les résultats montrent une croissance de la PGF agricole française en trois phases : une augmentation de 1959 aux années 1970 ; après le choc pétrolier, une accélération jusqu'à la fin des années 1990 ; depuis lors, un certain ralentissement lié à un volume de production stable. Les impacts de la R&D sur l'agriculture française ont diminué dans les années 1970, puis sont restés assez stables (taux de rentabilité interne de 22 %), alors que les orientations vers une recherche plus fondamentale et diversifiée (environnement, nutrition) auraient pu suggérer un ralentissement.

Évolution de la distribution des priorités de recherche

Source : European Review of Agricultural Economics

Source : European Review of Agricultural Economics

Un MOOC sur l’agriculture urbaine

D'une durée de 6 semaines et ouvert jusqu’à mi-juin, un cours en ligne sur l’agriculture urbaine est proposé, sur la plateforme numérique FUN, par Agreenium et la société Les cols verts. Animé par des intervenants d’origines variées (enseignants, chercheurs, agriculteurs urbains), il en présente les multiples facettes : définition et typologie, finalités alimentaires et non-alimentaires, technologies, cadre réglementaire, modèles économiques, etc. Deux originalités caractérisent ce MOOC. Destiné en priorité à des porteurs de projet, mais également à toute personne désireuse de connaître ce sujet, il propose chaque semaine d’élaborer un projet d’installation en agriculture urbaine, étape par étape. De plus, les présentations d'une vingtaine d’acteurs professionnels permettent de mieux appréhender la variété des structures dans ce domaine.

Source : France Université Numérique

Décrire et analyser les systèmes de connaissances et d'innovations forestières en Europe

Par analogie avec les Agricultural knowledge and innovation systems (AKIS), une équipe de chercheurs propose, dans un article publié dans Land Use Policy, une méthodologie et une analyse du système de connaissances et d'innovations en matière de gestion forestière, couvrant dix pays européens dont la France. Ils se sont appuyés sur les travaux menés dans le cadre d'une action COST (Coopération européenne en science et technologie), intitulée Forestry land ownership changes in Europe: significance for management and policy (FACESMAP). Celle-ci a permis de réunir, à de nombreuses occasions (ateliers, formations, publications conjointes, etc.), des experts forestiers de différents pays européens, couvrant un ensemble diversifié de disciplines.

Après une large analyse documentaire (réglementations nationales et européennes, rapports d'audit des services de conseil forestier, bibliographie scientifique, etc.), les auteurs ont mobilisé les sources statistiques nationales pour brosser le portrait de la propriété forestière en Europe. Enfin, ils ont complété les éléments recueillis auprès des groupes d'experts par des entretiens ciblés : auteurs des rapports nationaux de l'action COST, gestionnaires forestiers (services publics, coopératives, experts forestiers certifiés, etc.), forestiers.

Cadre analytique utilisé pour cartographier les composants du FOKIS (Forest knowledge and information systems)

Source : Land Use Policy

Au cours de cette analyse, qui mériterait d'être approfondie et complétée par un volet d'évaluation, les auteurs ont dégagé cinq tendances. Tout d'abord, les systèmes sont plus souvent participatifs et négociés, s'appuyant sur les propriétaires forestiers désormais reconnus comme détenteurs de savoirs. Ensuite, les systèmes contraignants administrés par l'État laissent la place à des mesures incitatives et à des modes de communication plus inclusifs. Troisièmement, répondant à la demande politique, les actions de conseil, longtemps ciblées sur la production de bois, s'élargissent aux autres services écosystémiques. Progressivement, la fourniture de prestations de conseil est passée du secteur public au secteur privé, avec une concurrence accrue entre organismes. Enfin, le développement des technologies de communication favorise l'accès des propriétaires à l'information et, donc, leur autonomie de décision.

Ainsi, pour les auteurs, cette meilleure compréhension du système de connaissances devrait permettre d'adapter les politiques visant à accroître la motivation des propriétaires forestiers privés à gérer et exploiter les forêts.

Cartographie du FOKIS dans les pays européens étudiés

Source : Land Use Policy

Muriel Mahé, Centre d'études et de prospective

Source : Land Use Policy

Transposer les nanoporteurs du secteur médical à la production agricole : une revue de littérature

Une équipe de chercheurs américains a récemment publié, dans Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, un état des lieux des nanotechnologies transposables de la médecine à l'agriculture. Ils se sont penchés sur la fonction de transport de principes actifs, via les « nanoporteurs », dans le secteur de la production végétale. Ils proposent une analyse avantages-inconvénients de la transposition de différentes solutions employées en médecine. Au-delà des applications émergentes en matière de traitements phytosanitaires ou de fertilisation, les nanoporteurs pourraient être utilisés pour l'amélioration des plantes, comme alternative à l'utilisation de virus pour l'incorporation de séquences génétiques au sein des cellules.

Ces technologies présentent donc de nombreuses opportunités en agriculture. Elles nécessitent cependant de porter une attention particulière au comportement à long terme de ces molécules dans l'environnement.

Représentation schématique du mode d'action potentiel d'un nanoporteur dans le cadre d'un traitement systémique visant à stimuler la réaction immunitaire de la cellule végétale

Source : Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

Source : Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

Obama nungara va-t-il dévorer tous nos vers de terre ?

Publié début février 2020 dans la revue PeerJ, un article s’intéresse au vers plat Obama nungara. S’appuyant sur des données collectées de 2013 à 2018, il montre que, dans de nombreux pays d’Europe, ces vers sont très envahissants. Ils se nourrissent notamment des vers de terre communs et détériorent le fonctionnement naturel des sols agraires.

Pour la France, les auteurs utilisent des déclarations d’observation de citoyens : 72 départements métropolitains sur 96 sont ainsi touchés. Il apparaît que ces vers sont principalement localisés à basse altitude (inférieure à 50 m) et le long des côtes littorales, le moindre gel pouvant en être une explication. Si ces résultats sont à interpréter avec précaution (biais liés à la science participative), l’article confirme que ce vers plat est originaire d’Argentine. Il pourrait provenir du commerce international de plantes en pot.

Carte des signalements d’Obama nungara en France métropolitaine sur la période 2013-2018

Source : PeerJ

Source : PeerJ

Les enjeux éthiques de la modification du génome des animaux

Après un avis consacré aux nouvelles techniques d'amélioration génétique des plantes (2018), le comité consultatif d'éthique commun Inra-Cirad-Ifremer a publié, fin 2019, un avis sur la modification génétique des animaux par les technologies d’édition du génome. Les auteurs rappellent l'importance, pour la compréhension des mécanismes d'expression et de régulation des gènes (via leur inactivation ou modification ciblée), des techniques récentes d'édition du génome et de mutagenèse dirigée (notamment Crispr-Cas9 – voir à ce sujet un précédent billet sur ce blog). Elles posent de nouvelles questions éthiques à la sélection génétique animale, analysées dans cet avis.

Le comité se penche d'abord sur l'édition du génome des animaux de rente. Toutes les espèces domestiques sont en effet potentiellement concernées par des modifications de ce type, visant à améliorer la santé des animaux (ex. : résistance à l'influenza aviaire pour les volailles), à modifier des caractères liés à l'élevage (ex. : bovins sans cornes) ou des caractères de production (ex. : inhibition de la production de protéines allergènes). Le comité estime que la prise en compte et l'amélioration du bien-être animal doivent être au cœur des nouvelles stratégies de sélection, sans toutefois chercher à adapter des animaux à des conditions d'élevage difficiles.

Pour les auteurs, de telles modifications génétiques doivent procurer des avantages aux animaux, aux consommateurs et à la société. Ils recommandent alors que chaque projet de recherche soit soumis à un comité réunissant chercheurs, acteurs des filières et société civile, en amont des travaux.

Dans une deuxième partie, le comité étudie les techniques d'édition du génome des espèces considérées comme nuisibles, notamment celle du forçage génétique (gene drive), pour contenir les populations d'insectes ravageurs ou vecteurs de maladies. Ce forçage repose sur la propagation des modifications génétiques apportées et il contredit donc les mesures habituelles de biosécurité (confinement). Les auteurs considèrent que, vu le caractère « rudimentaire » des connaissances actuelles, ces techniques comportent trop d'incertitudes sur leur efficacité et leurs effets écosystémiques : ils invoquent le principe de précaution et appellent à développer des travaux de recherche dédiés avant de permettre leur utilisation.

Jean-Noël Depeyrot, Centre d'études et de prospective

Source : Inrae

Une analyse des discours scientifiques sur la question alimentaire mondiale depuis 50 ans

Comment nourrir une population mondiale croissante ? Cette question a fait l'objet de nombreuses publications au cours des cinquante dernières années. Afin de voir les évolutions des discours scientifiques sur le sujet, des chercheurs suédois ont analysé un corpus de 12 640 publications. Au moyen d'un algorithme de regroupement, ces publications ont été classées en trois catégories, en fonction de l'angle sous lequel elles abordent cette question : la production alimentaire globale ; la demande par habitant ; la croissance de la population.

Les chercheurs montrent que l'augmentation de la production est l'angle privilégié par un nombre important et croissant d'analyses, alors que la réduction de la demande alimentaire par habitant n'a toujours suscité qu'une attention limitée. Par ailleurs, alors que nombre de publications abordaient cette question sous l'angle de la population il y a 50 ans, cette perspective est aujourd'hui marginale. Enfin, les auteurs constatent que très peu de publications combinent ces trois angles d'approche.

Répartition des publications au cours du temps selon les trois catégories

Source : Global Food Security

Lecture : les courbes jaune (resp. bleue, violette) montrent les proportions de publications mobilisant des approches par la production alimentaire (resp. par la demande par habitant, par la population).

Source : Global Food Security

Pour un partenariat en santé globale au Sud

Le Cirad a publié en décembre 2019 un policy paper proposant un renforcement du dialogue en santé globale (One Health). Les auteurs considèrent que, face à l’augmentation des crises sanitaires en médecine humaine ou animale, l'association des différentes organisations publiques, privées et associatives est une obligation pour prendre des mesures efficaces. Ils s'appuient sur l'expérience du Cirad et de la création, depuis 2009, de 22 dispositifs de recherche et d'enseignement en partenariat. Ancrés sur un territoire, en lien avec les acteurs politiques, économiques et associatifs locaux, ils permettent une collaboration entre organismes de recherche et d'enseignement privés et publics. Les auteurs donnent quatre exemples de dispositifs travaillant en santé globale dans l'hémisphère sud : le Réseau caribéen de santé animale, le réseau Risques émergents en Asie du Sud-Est, le Réseau régional One Health de l'Océan Indien, et le réseau Produire et conserver en partenariat en Afrique australe.

Associer et former les acteurs politiques et économiques locaux permet d'envisager une meilleure implication de leur part dans la recherche et donc une plus grande efficacité dans la lutte contre les crises. Pour les auteurs, il serait bénéfique d'élargir ces liens entre réseaux régionaux à l'échelle mondiale, en commençant par des relations Sud-Sud.

Source : Cirad

Le Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria (CREA) - Conseil pour la recherche agricole et l'analyse de l'économie agraire

Le CREA, organisme public de recherche italien sur les questions agricoles, est le résultat d'une évolution institutionnelle débutant lors de la période d'unification du pays (création en 1850 du ministère de l'Agriculture et du Commerce du Royaume de Sardaigne) et aboutissant à la fusion, en 2015, du Consiglio per la ricerca e la sperimentazione in agricoltura et de l'Istituto nazionale di economia agraria (chargé précédemment de la mise en place et de la gestion du RICA italien). Le CREA est organisé en 12 centres de recherche régionaux. Leurs travaux couvrent l'ensemble de la chaîne alimentaire et portent tant sur les filières (céréales et cultures industrielles, viti-viniculture, horticulture et floriculture, oléiculture et fruticulture) que sur des thématiques transversales (génomique et bio-informatique, environnement, protection des végétaux et certification, ingénierie et transformation alimentaires, aliments et nutrition, politiques publiques et bio-économie). Son Plan triennal 2018-2020 comporte quatre sujets prioritaires : climat et protection de l'environnement, technologies numériques, ressources génétiques, qualité de la production agroalimentaire. Il dispose également de stations expérimentales et d'observatoires, ces derniers travaillant en étroite collaboration avec les établissements d'enseignement agricole.

Dans une logique de recherche appliquée, le CREA fait partie du système Agritransfer, chargé du transfert des technologies et de leur vulgarisation auprès des producteurs agricoles et des entreprises de transformation. Le CREA publie également 5 revues scientifiques : les Annals of Silvicultural Research abordant l'ensemble des aspects de la sylviculture (écologie forestière, agroforesterie et sylvopastoralisme, rôle multifonctionnel, etc.), le Dal seme consacré aux semences et aux plantes, le Redia traitant de zoologie et le Maydica sur la culture du maïs. Enfin, l'Italian Review of Agricultural Economics se consacre aux questions économiques et politiques relatives à l'agriculture, à la foresterie, à l'environnement, au secteur agroalimentaire ainsi qu'à la ruralité. Son dernier numéro traite de la productivité de l'agriculture en Afrique du Sud, de la filière du soja au Brésil et de l'évolution de la diversification agricole en Italie.

Enfin, le CREA a signé plusieurs accords de collaboration scientifique et technologique bilatéraux (Argentine, Chine, Croatie, Cuba, Égypte, Espagne, États-Unis, Iran, Saint-Domingue) et multilatéraux (FAO, African Conservation Tillage, Instituto Italo-Latino-Americano).

Carte des centres du CREA

Source : CREA

Hugo Berman, Centre d'études et de prospective

Source : CREA

Suivre la diversité végétale en prairie par des images satellites

Des chercheurs de quatre centres français ont publié, fin novembre 2019, les résultats d'une étude analysant par images satellites la diversité végétale en prairie. Pour cela, les auteurs ont comparé des images prises pendant 15 mois consécutifs sur une zone de 40 000 km², avec 415 relevés de terrain, sur 83 prairies (près de Toulouse). L'intérêt de leur travail repose sur l'étendue importante de la zone étudiée et sur la précision de prédiction des indices de diversité Simpson et Shannon, qui prennent en compte une proportion de présence plutôt qu'une donnée binaire présence/absence. Cette capacité à prédire l'abondance des espèces les plus présentes, mieux que le nombre d'espèces présentes, s'explique par le fait que les images satellites ont une résolution de carrés de 10 mètres de côté. Les auteurs concluent que les images satellites utilisées (Sentinel 1 et 2) sont des outils intéressants pour suivre la diversité végétale et sa variabilité intra-parcellaire.

Image haute résolution (a) et prédiction de l'indice de Simpson (b) pour une zone de 1 km²

Source : Remote Sensing of Environment

Lecture : l'indice de Simpson tend vers 0 quand une espèce unique prédomine.

Source : Remote Sensing of Environment

Une nouvelle revue du groupe d'édition Nature consacrée aux systèmes alimentaires

Le groupe Nature a lancé, en décembre, une nouvelle revue scientifique sur tous les aspects de la production, de la transformation, de la distribution et de la consommation alimentaire qui contribuent à la santé humaine et « planétaire » (au sens de One health). Les premiers articles sont disponibles en ligne, traitant par exemple de la complexité chimique de notre régime alimentaire ou des incertitudes dans la modélisation des cultures à l'échelle mondiale.

Source : Nature

Une souche d'Escherichia coli modifiée pour se nourrir de CO2

C'est une prouesse technique qu'ont accomplie des chercheurs israéliens en modifiant cette bactérie pour qu'elle utilise le CO2 comme nutriment de base et produise de la biomasse, faculté qui appartient aux cyanobactéries ou aux plantes, via la photosynthèse. Même s'il reste d'importantes étapes à franchir pour parvenir à des applications réelles, cette bactérie modifiée pourrait notamment être exploitée pour fabriquer du carbone organique utilisable comme biocarburant ou pour produire des aliments.

Source : Cell

En l'absence de molybdène, le vanadium peut servir de catalyseur à la nitrogénase en zone boréale

C'est ce qu'ont découvert des chercheurs d'Amérique du Nord en s'intéressant à la fixation de l'azote de l'air par les forêts boréales, via les symbioses avec des couverts cryptogamiques (cyanolichens notamment). Le molybdène, indispensable à la fixation de l'azote par les végétaux, peut être remplacé par le vanadium. S'élargissent donc les connaissances de la nitrogénase en milieu fortement contraint et ces résultats devraient permettre de réévaluer les modèles biogéochimiques, en particulier sur le cycle de l'azote.

Source : PNAS

Des nanoparticules d'hydroxyapatite à vocation agricole synthétisées par biomimétisme

Des chercheurs indiens ont mis au point et démontré l’innocuité, pour les bactéries du sol, d'une nouvelle voie biologique de production de nanoparticules d'hydroxyapatite. Utilisant des bactéries (Bacillus licheniformis) capables de solubiliser le phosphore contenu dans des biomatériaux, elle permet de produire des solutions phosphorées directement assimilables par les plantes, limitant les pertes dans le sol.

Source : Nature