Des chercheurs de l'Institut des sciences végétales du CNRS viennent de montrer que l'impact direct de la culture de plantes transgéniques sur la microflore bactérienne du sol dépend du transgène lui-même. Ils ont aussi observé que, selon la pratique agricole (jachère ou rotation légumineuse/céréale), le biais induit par la culture de plantes transgéniques sur l'activité microbienne disparaît plus ou moins vite. Ce type d'expérience se révèle très prometteur en matière d'évaluation des risques et en terme d'analyse du fonctionnement de l'écosystème rhizosphère.

Des variétés végétales de type OGM sont cultivées à grande échelle, depuis plusieurs années, en de multiples endroits de notre planète. En conséquence, il pourrait sembler raisonnable de ne pas redouter de risques "aigus" liés à la culture de ces OGM végétaux, parce que de tels risques auraient déjà dû se manifester. Cependant, il est nécessaire de bien cadrer les conséquences de ces cultures à plus long terme, en particulier sur l'environnement. De telles études incluent par exemple la prévision de la dispersion de transgènes vers des plantes non modifiées ou des espèces dites "mauvaises herbes", un point particulièrement important, surtout lorsque ces transgènes confèrent une résistance à un herbicide.

La cible étudiée par le Laboratoire "Interactions plantes et micro-organismes de la rhizosphère"¹ est la microflore bactérienne associée aux racines. Cette microflore est importante en volume, car les densités rencontrées dans la rhizosphère* sont en général très supérieures à celles rencontrées en sol non cultivé (sol nu). Ces communautés microbiennes assurent des fonctions importantes dans le recyclage de matériaux ou de molécules biologiques, azotées et carbonées, ou dans la protection de végétaux contre des attaques de pathogènes.

Une culture intensive à l'échelle planétaire

Depuis plusieurs années, on sait créer des végétaux génétiquement modifiés (OGM végétaux ou plantes transgéniques) ayant des propriétés agronomiques ou industrielles intéressantes. La culture de ces plantes s'est rapidement développée dans le monde entier puisque les surfaces cultivées ont été multipliées au moins par 20 en 4 ans, entre 1996 et 2000. La répartition de ces surfaces cultivées est très variable selon les continents et les pays : 30 à 70 % des surfaces cultivées en coton, maïs et soja sont exploitées en variétés OGM aux états-Unis, contre moins de 0,1 °/°° en France. En valeur absolue, les chiffres font encore davantage ressortir les différences puisqu'environ 50 millions d'hectares ont été cultivés# en OGM dans le monde en 1999 dont les 3/4, soit environ 35 millions d'hectares, aux états-Unis. Ces valeurs doivent être comparées aux 1 500 hectares cultivés au même moment en France. Ces différences reflètent des différences d'appréciation dans le rapport risques/bénéfices, chez les exploitants agricoles, dans l'opinion publique, et au sein du monde politique. Pour simplifier, ces divergences se retrouvent dans l'application des principes de précaution et d'équivalence substantielle. # Les surfaces cultivées ont été légèrement réduites en 2000 selon les premières indications.

Dans une première expérience², l'équipe de Gif-sur-Yvette a pu modifier génétiquement du lotier* pour que ses racines produisent des substances inhabituelles. Les gènes introduits dans la plante provenaient de la bactérie Agrobacterium tumefaciens, qui infecte naturellement les végétaux en induisant l'apparition d'excroissances. Ces gènes déterminent chez les plantes modifiées la synthèse d'opines*, composés que l'on retrouve dans les exsudats racinaires* de ces plantes. Les chercheurs ont constaté une forte augmentation des densités de ces communautés bactériennes au voisinage des plantes productrices d'opines. L'analyse fine des changements affectant ces communautés a révélé que les différentes opines synthétisées par la plante ne produisent pas le même effet sur les populations bactériennes de la rhizosphère.

Dans une deuxième étape, les scientifiques³ ont procédé à l'élimination des plantes modifiées du site de culture, soit en les remplaçant par des plantes quasi-isogéniques* mais non modifiées, soit en simulant des pratiques culturales de type rotation légumineuse/céréale ou mise en jachère.

La suppression des plantes transgéniques du site de culture a conduit à la réduction des densités des communautés bactériennes utilisatrices des opines, mais pas à leur régression à des niveaux identiques à ceux observés dans l'expérience contrôle, indiquant une rémanence partielle du biais induit par la production d'opines. En revanche, le remplacement des lotiers transgéniques par une céréale, le blé, a conduit à une disparition du biais induit par la culture de ces lotiers. La perturbation de la microflore associée aux racines étant spécifique du transgène, et devant être évaluée au cas par cas, il serait néanmoins faux de croire que cette pratique cultu-3rale de rotation pourrait systématiquement "effacer" tout biais éventuel de colonisation. De même, toute modification génétique d'une plante n'induira pas forcément un biais en matière de colonisation bactérienne de ses racines.

Enfin, les lotiers transformés ont été remplacés par leurs parents non transformés. Cette expérience a fourni des résultats variables selon l'opine produite (donc selon le transgène considéré). Dans un premier cas, les chercheurs ont observé la réduction des densités des communautés utilisatrices des opines, mais pas leur régression à des niveaux identiques à ceux observés dans l'expérience contrôle, y compris lorsque l'analyse est prolongée plus de 4 mois au-delà de la date du remplacement.

Dans le second cas, la substitution de lotiers transformés par des lotiers non transformés a conduit à la disparition du biais induit par la culture des premiers. Cette expérience est intéressante en terme d'évaluation du risque, puisqu'elle confirme le risque d'une rémanence partielle du biais induit par la production d'opines. D'un point de vue fondamental, elle indique que la nature des micro-organismes qui colonisent la racine peut être déterminée par des facteurs d'origine végétale qui ne sont plus produits au moment de l'analyse de colonisation.

Ce type d'expérience se révèle donc très prometteur en matière d'évaluation des risques et en terme d'analyse du fonctionnement de l'écosystème rhizosphère. L'acquisition de données relatives au risque va de pair avec l'acquisition de données plus fondamentales sur le végétal et sur son environnement. Parce qu'ils apportent des réponses aux interrogations relatives aux risques écologiques liés à la culture des OGM végétaux, de tels travaux devraient donc, à terme, permettre de réduire certaines des craintes que génèrent les recherches sur les plantes transgéniques.

© Y. Dessaux et A. Petit, CNRS, Gif-sur-Yvette

Le système racinaire du lotier constitue la "moitié cachée" de la plante et se situe à l'interface entre plante, sol, et micro-organismes.

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