Un spray comme alternative à la modification génétique des plantes ?

Des chercheurs japonais de l'institut Riken ont publié en mars, dans la revue ACS Nano, les résultats de l'expérimentation d'une technique interférant avec l'expression de certains gènes de plantes sans recourir à la modification génétique. Cette nouvelle approche consiste à pulvériser sur les feuilles une solution aqueuse contenant des biomolécules. Celles-ci, combinées à des nanocarriers (nanomatériau utilisé comme module de transport), atteignent les cellules végétales afin de désactiver l'expression de gènes spécifiques. Les résultats sont présentés à différentes étapes pour démontrer la faisabilité du procédé par pulvérisation.

Schéma du système de livraison ciblée par pulvérisation foliaire

Source : ACS Nano

Lecture : des biomolécules (ADN, petits ARN interférents - siRNA) sont combinées avec un nanomatériau peptidique de transport CPP/CTP (cell-penetrating peptide / chloroplast-targeting peptide) dans une solution aqueuse. Pulvérisées sur les feuilles, ces biomolécules atteignent différentes structures des cellules végétales et modifient l’expression de gènes ciblés sans les altérer.

            Les chercheurs se basent sur de précédentes études concluant que, par injection à l'aide d'une seringue, des biomolécules conjuguées à des peptides à pénétration cellulaire (CPP) pouvaient être transférées à des structures spécifiques au sein des cellules végétales, dont les chloroplastes (cible essentielle pour la régulation du métabolisme). Dans un premier temps, les auteurs ont conçu un système de livraison de biomolécules aux plantes par pulvérisation afin d’être utilisable en conditions agricoles réelles. Pour plusieurs cultures (soja, tomate, etc.), ils ont identifié les CPP les plus efficaces pour pénétrer et cibler différentes structures cellulaires (cytosol, noyaux, chloroplastes). Ils ont ensuite démontré la faisabilité de la mise sous silence d’un gène, sur des plantes transgéniques surexprimant la fluorescence jaune de leurs feuilles : la pulvérisation d’une solution aqueuse composée d’un CPP associé à de l’acide ribonucléique (ARN) interférant a entraîné une diminution significative de la fluorescence des feuilles de différentes cultures transgéniques (jusqu’à 80 % pour la tomate).

Les approches conventionnelles de modification génétique des plantes, notamment la transgénèse, nécessitent un temps long et des coûts élevés de développement pour obtenir une lignée de la variété avec le caractère modifié. De plus, les cultures transgéniques qui en résultent suscitent l’inquiétude du grand public quant aux impacts potentiels sur la santé humaine et animale, ainsi que sur la biodiversité. Les auteurs de cette étude poursuivent leurs travaux afin d'améliorer l’efficacité du système de livraison et de son ciblage. Ils aspirent à mettre au point une nouvelle technologie, d’application rapide, peu coûteuse, utilisable par les agriculteurs eux-mêmes afin d’améliorer les caractéristiques de leurs cultures (rendement, résistance aux maladies, tolérance à la sécheresse, etc.), sans induire de modification permanente du génome végétal.

Jérôme Lerbourg, Centre d'études et de prospective

Source : ACS Nano

Rapport Wohlers 2022 sur le marché de l'impression 3D

Le cabinet de conseil Wohlers Associates a publié la 27e édition de son rapport annuel sur le marché de l'impression 3D. Après un net ralentissement dû à la crise sanitaire, ce marché retrouve en 2021 sa croissance (+19,5 %), sans atteindre son niveau d’avant pandémie. Pour la première fois, les ventes de poudre polymère utilisée pour les impressions personnalisées et la production en série ont dépassé les poudres photopolymères dédiées au prototypage industriel.

Sources : 3Dnatives, Manufacturing Engineering

Une main robotique avec le sens du toucher

La revue Science rapporte les travaux de chercheurs britanniques parvenus à mettre au point une main robotisée dotée du sens du toucher s’approchant de la précision humaine. Recouverte d’une structure multicouche similaire à la peau, obtenue par impression 3D, un réseau de neurones artificiels transmet et traite les informations de la texture de la surface touchée par la pince robotisée, déterminant ses réactions en conséquence sans programmation préalable. L’article indique que cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer les robots agricoles intervenant dans des environnements complexes ainsi que dans la manipulation de produits fragiles (ex. : œufs). L’application à la cueillette automatisée de fruits et légumes serait également envisageable.

Source : Science

Un nouveau système satellitaire pour mieux anticiper les précipitations

Un nouveau satellite a été lancé le 28 février 2014 au Japon dans le but de mieux observer et anticiper les précipitations et les événements extrêmes (tempêtes, inondations, typhons, etc.). Il fait partie de la mission Global Precipitation Measurement (GPM), une collaboration entre la Nasa, agence spatiale américaine, et la JAXA, agence japonaise d'exploration spatiale, avec la participation d'autres agences – européenne et indienne notamment.

 

Ce nouveau système fait suite à la Tropical Rainfall Measuring Mission qui avait été lancée en 1997, mais qui se limitait aux zones tropicales. GPM, qui couvrira la planète du cercle polaire arctique à celui de l'antarctique, est basé sur une constellation de satellites tout autour de la planète et sur de nouveaux radars. Ces derniers ont une meilleure sensibilité, détectant à la fois les pluies faibles, les fortes précipitations et la neige. Ils permettent également une observation en 3D de la structure des précipitations, et donc d'accéder à la composition interne des nuages.

GPM doit ainsi permettre une meilleure prévision des quantités de pluie à venir, notamment pendant les événements climatiques extrêmes. Les données seront accessibles dans le monde entier, quasiment en temps réel. Une carte globale des précipitations sera établie toutes les trois heures. Ce nouveau système d'observation global unifié a vocation à aider les décideurs à mieux gérer leurs ressources en eau, et sera sans doute utilisé par les agriculteurs eux-mêmes pour la prévision de leurs opérations agricoles.

Noémie Schaller, Centre d'études et de prospective

Source : Precipitation Measurement Missions

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