L'approvisionnement mondial en chocolat menacé par une maladie : une nouvelle plante de cacao apporte une solution

Aujourd’hui, après des décennies de recherche, des scientifiques de Penn State ont mis au point une nouvelle variété de cacao résistante aux maladies — et ils affirment qu’elle pourrait bouleverser l’industrie du chocolat.

Cette nouvelle variété de cacao est le fruit de plusieurs décennies de recherche menées par Mark Guiltinan, titulaire de la chaire J. Franklin Styer de botanique horticole et professeur de biologie moléculaire végétale au département des sciences végétales de la faculté des sciences agricoles de Penn State, ainsi que par Siela Maximova, professeure-chercheuse en biotechnologie végétale au sein du même département.

« Pour les consommateurs, le chocolat est un produit qu’ils s’attendent à trouver tous les jours dans les rayons des magasins, mais derrière ce produit se cachent une culture et une industrie confrontées à des défis de taille », a déclaré M. Guiltinan. « Notre objectif est de développer des outils qui aident les producteurs à continuer de cultiver le cacao de manière durable et rentable. »

Le programme de biologie moléculaire du cacao de Penn State, codirigé par M. Guiltinan et Mme Maximova, trouve ses origines dans une dotation financée par l’industrie et créée dans les années 1980. Depuis lors, les chercheurs de l’université ont mis au point des outils fondamentaux pour la biotechnologie du cacao, cartographié d’importantes voies génétiques et mis en place l’un des principaux programmes de recherche sur le cacao au monde.

L’université a récemment conclu un accord de licence avec AgroNetica, une entreprise de biotechnologie spécialisée dans le cacao, afin de travailler à la mise à disposition de cette plante aux producteurs du monde entier. L’entreprise poursuivra les essais en plein champ de ces plants dans le but, à terme, de les commercialiser directement auprès des producteurs, contribuant ainsi à faire face à certaines des menaces les plus importantes qui pèsent sur la production mondiale de chocolat.

L’accord avec AgroNetica marque un nouveau chapitre dans les efforts de l’université pour comprendre et améliorer le cacao, a déclaré Mme Maximova, un chapitre axé sur la transformation des découvertes en technologies capables d’aider les producteurs, de renforcer les chaînes d’approvisionnement et de soutenir l’avenir de la production de chocolat.

« Grâce à cet investissement à long terme dans la recherche et au maintien d’un programme soutenu, nous avons désormais l’opportunité de commencer à mettre les technologies développées ici, en laboratoire, à la disposition des agriculteurs », a déclaré Mme Maximova. « L’objectif a toujours été d’aider les producteurs de cacao et l’industrie. Nous sommes désormais en mesure de compter sur un partenaire dont l’expertise permet de transposer ces découvertes dans la pratique. »

Selon M. Guiltinan, cette nouvelle opportunité de commercialisation revêt une importance particulière, car la production mondiale de cacao est confrontée à des menaces croissantes liées aux maladies, à la variabilité climatique et à l’évolution des conditions environnementales, qui mettent en péril tant les moyens de subsistance des producteurs que les chaînes d’approvisionnement.

La maladie des cabosses noires, une pathologie particulièrement destructrice causée par un agent pathogène de type moisissure, entraînerait à elle seule des pertes de rendement d’environ 30 % à l’échelle mondiale, a-t-il précisé, tandis que les stress liés au climat continuent de menacer la production dans les principales régions cacaoyères.

Originaire de la forêt amazonienne, le cacaoyer a évolué en tant qu’arbre de sous-bois poussant sous la canopée d’une forêt tropicale. Aujourd’hui, il est cultivé dans les régions tropicales d’Afrique, d’Asie et d’Amérique latine, souvent dans des conditions environnementales très différentes de celles dans lesquelles l’espèce a évolué.

« Le cacao a évolué dans un environnement de forêt tropicale très stable », a déclaré M. Guiltinan. « C’est une plante fragile à bien des égards. Les variations des précipitations, de la température et de l’humidité peuvent toutes affecter la production, et certaines de ces variations peuvent également accroître la pression des maladies. »

La sélection traditionnelle du cacao est notoirement lente. Mme Maximova a expliqué que le développement et l’évaluation de nouvelles variétés peuvent prendre des décennies, car les cacaoyers ont besoin d’environ trois ans pour arriver à maturité et produire des graines. Ce rythme de croissance lent signifie que le changement climatique constitue une menace particulièrement dangereuse pour sa survie, a-t-elle ajouté. Non seulement les conditions environnementales évoluent plus rapidement que les plantes ne peuvent s’adapter, mais l’augmentation de l’humidité et la variabilité climatique peuvent créer des conditions favorables aux agents pathogènes et aux insectes nuisibles.

« Le climat change plus vite que ces arbres ne peuvent s’adapter naturellement », a-t-elle déclaré. « L’un de nos objectifs est de développer des outils qui aident les sélectionneurs à répondre plus rapidement à ces défis. »

Dans une étude publiée dans le *Plant Biotechnology Journal*, les chercheurs ont combiné des outils génétiques de pointe, tels que le séquençage et l’édition du génome, avec des techniques traditionnelles de sélection végétale afin de créer un cacaoyer présentant une résistance nettement améliorée à la maladie de la gousse noire.

À l’aide de la technologie d’édition génétique (CRISPR), les scientifiques ont modifié un gène du cacaoyer appelé TcNPR3, qui agit comme un frein naturel sur le système immunitaire de la plante. La mutation active partiellement la réponse de défense de la plante, renforçant ainsi ses défenses contre une infection ultérieure par des agents pathogènes. Après avoir introduit la modification souhaitée, les chercheurs ont sélectionné les plantes afin d’éliminer tout matériel transgénique, c’est-à-dire l’ADN étranger associé au mécanisme d’édition génétique, ne conservant que la modification génétique bénéfique.

Il en a résulté un cacaoyer présentant une modification génétique précise pour la tolérance à la maladie, mais qui n’est plus considéré comme un organisme génétiquement modifié (OGM), conformément aux cadres réglementaires des États-Unis et de l’Union européenne qui traitent certains caractères issus de l’édition génétique de la même manière que ceux développés par sélection conventionnelle.

« Dans un cas, nous n’avons modifié que deux bases dans l’ensemble du génome de la plante », a déclaré M. Guiltinan. « Sur environ 450 millions de bases, cette seule modification a entraîné une réduction d’environ 42 % de la maladie dans des conditions de laboratoire. »

Bien que les plantes modifiées aient donné des résultats prometteurs lors des essais en laboratoire, les chercheurs ont souligné que des travaux supplémentaires étaient nécessaires avant que les agriculteurs puissent les cultiver à des fins commerciales. Des évaluations en plein champ sont en cours dans le cadre de collaborations avec le ministère américain de l’Agriculture à Hawaï et à Porto Rico, où les chercheurs évalueront les performances dans des conditions de culture réelles.

« Ces plantes sont spécifiquement conçues pour améliorer la résistance aux maladies », a déclaré Mme Maximova. « La prochaine étape consiste à prouver leurs performances lors d’essais en plein champ. La mise à l’échelle et la commercialisation constitueront les prochains défis si les essais en plein champ s’avèrent encourageants. C’est là que les partenaires commerciaux peuvent jouer un rôle important pour faire progresser cette technologie. »

Elle a souligné que la commercialisation de variétés de cacao améliorées nécessite des investissements substantiels, dépassant ce que les universités sont en mesure de fournir.

C’est là qu’intervient AgroNetica. L’entreprise a récemment acquis les droits commerciaux sur les plantes porteuses de la mutation conférant une tolérance aux maladies. AgroNetica prévoit de tester, de produire à grande échelle et de commercialiser de nouvelles variétés de cacao dotées de caractéristiques améliorées, afin de permettre une production plus durable dans les pays producteurs de cacao. L’entreprise prévoit également d’introduire d’autres caractéristiques issues de son programme de développement, visant à améliorer la résistance à la chaleur et à la sécheresse, à réduire l’accumulation de cadmium, à permettre une architecture végétale plus compacte et une plus grande mécanisation, à accélérer le délai jusqu’à la première récolte, ainsi qu’à développer des variétés de cacao sans caféine.

« Il faut des millions de dollars et de nombreuses années pour mettre une nouvelle variété végétale à la disposition des agriculteurs », a déclaré Mme Maximova. « C’est pourquoi les partenariats avec des entreprises prêtes à investir dans le développement, les essais et le déploiement sont si importants. »

Si la technologie sous licence se concentre sur la résistance aux maladies, Mme Maximova et M. Guiltinan étudient également des caractères liés à la résilience climatique et à la productivité des cultures. La sélection accélérée et l’édition génomique deviendront des outils de plus en plus importants à mesure que les pressions environnementales sur la production de cacao continueront de s’intensifier, ont-ils expliqué.

« Les maladies évoluent. Le climat change. Les défis auxquels sont confrontés les producteurs ne cessent d’évoluer », a déclaré Mme Maximova. « Ce n’est pas un problème que l’on résout une fois pour toutes. Il s’agit d’un effort continu visant à développer de meilleures plantes et à offrir de nouvelles options aux producteurs. »

Pour M. Guiltinan, cet accord de licence représente bien plus qu’une simple étape commerciale. Il prouve que la recherche universitaire à long terme peut déboucher sur des avantages concrets pour l’agriculture.

« Nous essayons de résoudre des problèmes concrets pour les agriculteurs », a-t-il déclaré. « Si nous pouvons aider les producteurs à réduire leurs pertes, à améliorer leur productivité et à s’adapter plus rapidement à l’évolution des conditions, alors c’est là la mesure ultime de notre succès. »