Des chercheurs de l’université d’Etat de Caroline du Nord ont utilisé l’outil d’édition de gènes CRISPR pour cultiver des peupliers présentant des niveaux réduits de lignine, « le principal obstacle à la production durable de fibres de bois », tout en améliorant les propriétés de leur bois. Ils entendent ainsi rendre la production de fibres « plus écologique, moins chère et plus efficace », que ce soit pour le papier ou les couches. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Science[1].
CRISPR combiné à l’intelligence artificielle
Les scientifiques ont développé un modèle d’apprentissage automatique qui a « prédit puis trié près de 70 000 stratégies différentes d’édition de gènes ciblant 21 gènes importants associés à la production de lignine », certaines modifiant plusieurs gènes à la fois. Ils ont finalement obtenu 347 stratégies, dont plus de 99 % ciblaient au moins trois gènes. Les chercheurs ont ensuite sélectionné les 7 meilleures pour produire 174 lignées de peupliers. Après six mois passés dans une serre de l’université, l’examen de ces arbres a révélé une réduction de la teneur en lignine allant jusqu’à 50% chez certaines variétés.
Les réductions de lignine « les plus significatives » ont été observées chez les arbres ayant fait l’objet de quatre à six modifications génétiques. Avec trois modifications génétiques, les chercheurs ont obtenu une réduction de lignine allant jusqu’à 32%. En revanche, modifier un seul gène n’a pas permis de réduire la teneur en lignine.
Viser la « durabilité » via l’édition du génome ?
« Nous utilisons CRISPR pour construire une forêt plus durable » a déclaré le professeur Rodolphe Barrangou, co-auteur de cette recherche. Les scientifiques espèrent en effet réduire jusqu’à 20% les gaz à effet de serre associés à la production de pâte à papier. Mais aussi augmenter les rendements, avec des bénéfices qui pourraient être « au moins triplés ».
Les prochaines étapes consisteront à poursuivre les essais en serre afin de « comparer les performances des arbres génétiquement modifiés à celles des arbres sauvages ». Ensuite, l’équipe compte effectuer des « essais sur le terrain » pour « déterminer si les arbres génétiquement modifiés peuvent supporter les contraintes de la vie à l’extérieur, en dehors de l’environnement contrôlé de la serre ».
Pour Daniel Sulis, chercheur postdoctoral à l’université d’Etat de Caroline du Nord et premier auteur de l’article, l’approche interdisciplinaire développée, « qui combine la génétique, la biologie computationnelle, les outils CRISPR et la bioéconomie » a transformé notre capacité à imaginer « des solutions intégrées qui pourraient améliorer les caractéristiques du bois importantes sur les plans écologique et économique, tout en réduisant l’empreinte carbone de la production de fibres ».
Rodolphe Barrangou et Jack Wang, également co-auteur de cette recherche, ont créé une startup, TreeCo, « pour faire progresser l’utilisation des technologies CRISPR pour les arbres des forêts ».
[1] Daniel B. Sulis et al, Multiplex CRISPR editing of wood for sustainable fiber production, Science (2023). DOI: 10.1126/science.add4514.
Sources : Phys.org, North Carolina State University (13/07/2023) ; Le Monde, Nathaniel Herzberg (14/07/2023) – Photo : Stefan Schweihofer de Pixabay
