Les chercheurs ont désactivé certains gènes dans un peuplier pour faciliter l’extraction de la fibre de bois et potentiellement une plus grande efficacité dans l’industrie de la pâte à papier. La pratique comporte cependant des risques pour la biodiversité, prévient un expert asiatique.

Des scientifiques des États-Unis et de Chine ont réussi à faire en sorte que les peupliers – une espèce couramment plantée dans le secteur forestier pour son taux de croissance rapide – produisent moins de lignine dans leurs tiges ligneuses et leur tronc. L’étude, menée en Caroline du Nord, a été publiée dans la revue Science la semaine dernière.

La lignine est une colle naturelle qui lie les cellules des arbres entre elles. La substance doit souvent être éliminée chimiquement lors de la réduction en pâte du bois pour produire du papier et des produits textiles. À l’échelle mondiale, la production de pâtes et papiers contribue à près de 170 tonnes métriques d’émissions de dioxyde de carbone par an, ainsi qu’à des centaines de millions de tonnes de déchets chimiques.

En utilisant un outil de modification de l’ADN appelé CRISPR, les chercheurs ont réussi à réduire les niveaux de lignine de près de 50 % dans leurs jeunes arbres de test. Le rapport entre la matière carbonée utile et la lignine a plus que doublé, tandis que la proportion de matières premières que les arbres utilisent pour produire la lignine a été ajustée à un niveau plus susceptible d’être éliminé ultérieurement.

« Nous utilisons CRISPR pour construire une forêt plus durable », a déclaré le professeur Rodolphe Barrangou de la North Carolina State University, co-auteur de l’étude.

« Les systèmes CRISPR offrent la flexibilité d’éditer plus que de simples gènes ou familles de gènes, permettant une plus grande amélioration des propriétés du bois », a déclaré Barrangou, dans un communiqué de presse de l’université.

Sept stratégies différentes d’édition de gènes ont été testées. Ils ont été choisis parmi près de 70 000 possibilités générées par un modèle informatique, ciblant 21 gènes contrôlant la production de lignine.

Plusieurs jeunes arbres résultants ont poussé plus lentement que les spécimens de type sauvage, a noté l’étude. Il a déclaré que des essais sur le terrain à long terme étaient nécessaires pour déterminer comment leurs modifications affecteraient les arbres.

Dans l’état actuel des choses, les chercheurs s’attendent à ce que leurs arbres modifiés contribuent à augmenter la production d’une usine de pâte jusqu’à 40 %, avec moins de matières premières, de produits chimiques de réduction en pâte et d’énergie nécessaires pour maintenir les niveaux de production.

Le potentiel de réchauffement climatique d’une usine alimentée au gaz naturel peut être jusqu’à un cinquième inférieur, selon les chercheurs.

« Cette étude illustre comment l’édition multiplex stratégique pour modifier la composition du bois pourrait permettre une production de fibres plus durable avec une efficacité opérationnelle remarquable, une création de valeur bioéconomique et des avantages environnementaux tangibles », ont-ils écrit.
Le professeur Prakash Kumar, expert en biologie à l’Université nationale de Singapour et président du comité consultatif sur la modification génétique de Singapour,  a déclaré que les sociétés asiatiques de production de pâte à papier pourraient être désireuses d’explorer une telle technologie à l’avenir, car les avantages prévus sont « vastes ».

Kumar, qui n’est pas impliqué dans l’étude, a noté que la recherche ne couvre qu’une seule espèce d’arbre et que les types d’arbres commerciaux n’ont pas encore été modifiés.

L’Asie abrite plusieurs puissances de l’industrie des pâtes et papiers, dont la Chine, l’Inde, l’Indonésie et le Japon. Au lieu de peupliers, de nombreuses plantations sont plutôt dominées par des acacias et des eucalyptus.

La production de pâte a été liée à la déforestation, car les arbres forestiers sont abattus pour le bois ou défrichés pour être replantés avec des espèces commerciales. Ces plantations ont également été liées à des incendies de forêt et à des épisodes de brume régionale .

La Chine, l’Indonésie et le Japon se sont engagés à mettre fin à la déforestation d’ici 2030, bien que l’Indonésie ait par la suite fait part de ses inquiétudes quant à l’objectif.

Alors que la modification génétique des arbres pour améliorer l’efficacité industrielle pourrait aider à réduire l’intensité des terres et des ressources pour l’industrie de la pâte de bois, cette pratique pourrait également nuire à la biodiversité environnante si les plantes modifiées se pollinisent avec des espèces indigènes.

Kumar a noté que les arbres commerciaux durent des décennies, contrairement aux espèces de cultures à rotation rapide – qui ont longtemps été soumises à des tests et à des modifications génétiques.

« Les effets à long terme [des arbres modifiés] ne sont pas clairs à ce stade. La prudence s’impose et des techniques de gestion et de surveillance appropriées devront être mises en place pour les espèces forestières », a déclaré Kumar.

Il a noté que la pratique utilisée dans l’étude, où les gènes existants sont désactivés, au lieu d’avoir de nouveaux gènes d’autres organismes ajoutés, attire « très peu de réglementation » en Amérique du Nord, et l’Europe semble emboîter le pas.

Il devrait y avoir des réglementations selon lesquelles les développeurs fournissent la preuve de l’absence de danger lorsque la culture de plantes modifiées est autorisée, a-t-il déclaré.