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Catherine Tastemain

021219

o LE MONDE | 19.12.02 | 12h45

Des plantes transgéniques pour dépolluer les sols contaminés

Les chercheurs ont découvert des plantes capables d'accumuler dans leurs tiges et leurs feuilles des substances toxiques ou des métaux lourds. Ils tentent aujourd'hui d'améliorer leur efficacité grâce aux manipulations génétiques.

En matière d'arsenic, les scientifiques ne se cantonnent pas aux recettes classiques de certaines vieilles dames excentriques. Ils destinent en effet le poison à des plantes habilement manipulées génétiquement afin qu'elle l'absorbent sans dommage.

Des chercheurs américains, dirigés par Richard Meagher (université de Georgie, Athens) ont transformé une plante, l'arabette (Arabidopsis thaliana), afin qu'elle puisse accumuler de deux à trois fois plus d'arsenic que la plante naturelle, obtenant ainsi une plante capable de dépolluer très efficacement les sols contaminés.

Ce champ de la recherche scientifique, la phytoremédiation, est en plein développement depuis le début des années 1990. Le terme combine le mot grec phyton, signifiant plante, et le verbe latin remediare, pour décrire le processus de conversion d'éléments toxiques en leurs formes inoffensives chez les plantes. La phytoremédiation trouve ses racines dans les caractéristiques de certaines plantes sauvages qui survivent sur des sols ou dans des eaux pollués par des substances toxiques, des métaux lourds tels le zinc, le cadmium, le cuivre ou certains composés organiques.

La majorité de ces plantes accumulent les substances dangereuses au niveau des racines, et seule une infime quantité est véhiculée à travers le système vasculaire jusqu'aux parties aériennes. Elles n'intéressent donc pas beaucoup les tenants de la phytoremédiation, qui leur préfèrent les plantes dites "hyperaccumulatrices", qui stockent de 10 à 500 fois plus de polluants dans leurs tiges et leurs feuilles. On peut récolter cette biomasse pour l'incinérer, et récupérer les métaux dans les cendres pour les réutiliser en métallurgie.

PEU COÛTEUX ET INOFFENSIF

Les sites pollués par les activités humaines abondent. Il y en aurait à peu près 1,4 million en Europe de l'Ouest. Or les nettoyer n'est pas chose facile, surtout lorsque les sols sont contaminés par des métaux lourds, non biodégradables. Les techniques actuelles font appel à des méthodes chimiques ou physico-chimiques d'extraction, très coûteuses et dommageables pour l'environnement. Elles détruisent la structure du sol et le laissent biologiquement inactif. Au contraire, la phytoremédiation se pratique sur place, est peu coûteuse et ne porte pas atteinte à l'environnement. Elle est déjà mise en pratique sur le terrain, notamment aux Etats-Unis.

Cependant, malgré l'indentification d'un grand nombre de plantes possédant des caractéristiques d'extraction de certains métaux, beaucoup reste à faire. La plupart ne sont pas encore passées par l'étape de la sélection, qui doit améliorer leurs caractéristiques. Par ailleurs, ce sont souvent de petites plantes, telles Alyssum murale, qui pousse sur les roches métamorphiques, Brassica juncea, la moutarde indienne extractrice de plomb, ou les Thlaspi, qui accumulent le zinc et le nickel. Selon certains chercheurs, ces espèces manquent d'efficacité.

Enfin, tous les polluants n'ont pas trouvé leur plante hyperaccumulatrice. C'est le cas du mercure, de l'argent ou, jusque récemment, de l'arsenic. En effet, il y a deux ans, l'équipe de Lena Ma, de l'université de Floride (Gainseville), a identifié une fougère, Pteris vittata, qui tolère et hyperaccumule l'arsenic, tout en conservant une croissance très rapide et une forte biomasse. Seulement, argumente Richard Meagher, les bases moléculaires de cette activité sont inconnues, et donc "les enzymes responsables de l'hyperaccumulation ne sont pas encore disponibles pour être intégrés à d'autres espèces ayant une distribution géographique et écologique plus large".

D'où son travail de dentellière sur Arabidopsis thaliana, la plante modèle pour les biologistes végétaux. Il s'agissait d'amener l'arabette à extraire du sol l'arsenic, présent sous sa forme oxydée d'arsenate, puis à véhiculer ce dernier via le système vasculaire jusqu'aux feuilles. Habituellement, les plantes tolérantes à un poison l'enferment dans un complexe pour protéger le métabolisme normal de l'organisme. Ce que ne sait pas très bien faire l'arabette.

RARES PUBLICATIONS

Les chercheurs américains ont donc introduit dans son génome non pas un, mais deux gènes étrangers provenant d'une bactérie, Escherichia coli, et dirigent la synthèse de deux enzymes : l'une favorise la transformation chimique de l'arsenate en arsenite, l'autre permet la formation d'un composé qui va former un complexe avec l'arsenite et le retenir prisonnier dans les feuilles. Une première, semble-t-il, en matière d'augmentation substantielle de la tolérance à l'arsenic et de son hyperaccumulation dans une plante transgénique. Ces résultats remarquables viennent d'être publiés dans la revue Nature Biotechnology.

En fait, les résultats de la transgenèse en matière de phytoremédiation n'ont pas encore fait l'objet de nombreuses publications. L'équipe de Richard Meagher est certainement l'une des plus connues pour ses travaux sur le transfert, dans des plantes, de gènes bactériens convertissant du mercure toxique en sa forme moins dangereuse et volatile. A Cambridge, au Royaume-Uni, Neil Bruce et son équipe transforment des plants de tabac avec des gènes, là encore bactériens, à l'origine de la synthèse d'une enzyme de détoxification du TNT (trinitrotoluène). D'autres chercheurs étudient la dégradation par les plantes transgéniques du trichloroéthylène.

Pourquoi une telle timidité ? Peut-être parce qu'on ne sait pas si ces gènes, en l'occurrence bactériens, peuvent être transmis à des espèces végétales consommées par des herbivores, et leur conférer ce pouvoir d'hyperaccumuler des éléments toxiques. Un risque que certains n'ont peut-être pas envie de prendre alors que la nature fait déjà si bien les choses.

Catherine Tastemain

Le marché de la phytoremédiation

Pour dépolluer le sol d'un petit jardin et l'eau d'une mare à canards contaminés par l'arsenic, quelques pieds de Pteris vittata ; la plantation de quelques pieds d'une fougère du sud-est des Etats-Unis à 5 dollars (à peu près autant d'euros) par pied, avec une commande minimale de 30 pieds, peut être suffisante. Edenspace, une société de Virginie spécialisée en phytoremédiation, a acquis les droits de commercialisation de la plante, désormais appelée edenfernTM, en signant, en 2000, un accord de licence exclusif et mondial avec l'université américaine qui a découvert les caractéristiques de cette fougère et a obtenu un brevet pour son utilisation en phytoremédiation. Sept ou huit sociétés de ce type existent déjà aux Etats-Unis, où le marché potentiel de la phytoremédiation des métaux lourds est estimé à 100 millions de dollars pour 2002.

o ARTICLE PARU DANS L'EDITION DU 20.12.02