Comment exploiter l’énorme potentiel des pois chiches résistants à la sécheresse pour alimenter un monde en proie au réchauffement?

Les pois chiches conservent une excellente capacité de croissance dans des conditions difficiles. Une équipe de recherche a récemment mis au jour le mécanisme génétique à l’origine de leur résistance et souhaite le transposer dans d’autres cultures.

Par Emma Bryce (Öffnet in neuem Fenster)

Pour protéger une population mondiale en croissance contre l’insécurité alimentaire, le pois chiche (Öffnet in neuem Fenster) est une culture que l’humanité veut absolument avoir dans son camp : extrêmement productive et riche en protéines et calories, cette légumineuse est déjà un aliment de base consommé par des millions de personnes. Cependant, elle fait face à la menace grandissante de la sécheresse (Öffnet in neuem Fenster) qui plane sur 80 % des cultures de pois chiches actuellement irriguées par l’eau de pluie dans le monde entier.

Or, une équipe de recherche vient peut-être de trouver un moyen de transformer cette culture précieuse en un véritable atout dans l’adaptation aux changements climatiques après avoir identifié plusieurs variétés de pois chiches capables de survivre à la sécheresse. Qui plus est, l’équipe a élucidé le mécanisme génétique à l’origine de cette résistance, un caractère probablement transférable à d’autres cultures.

Les pois chiches présentent une diversité génétique naturelle, et l’on sait déjà que certaines variétés résistent bien à la sécheresse, sans toutefois en connaître les raisons précises. L’équipe de recherche était donc impatiente de découvrir les trésors génétiques que cette plante recèle. Elle s’est mise à la tâche en sélectionnant 36 génotypes de pois chiches, qu’elle a cultivés jusqu’à l’obtention de semis dans des expériences menées en plein champ, dans le cadre expérimental inhabituel de la ville de Vienne. Les cultures ont été soumises soit à un régime d’arrosage généreux, soit à un régime de grande sécheresse.

Ordinairement, la sécheresse atténue la capacité d’une légumineuse à remplir ses gousses de gros grains sains (lesquels forment les pois que nous mangeons). L’équipe de recherche a rigoureusement mesuré cette capacité chez les différents génotypes de pois chiches dans les deux conditions climatiques. Elle l’a ensuite combinée à d’autres caractères pour établir un « indice de sensibilité au stress », ce qui lui a permis de classer les plants en croissance dans quatre groupes, à savoir du plus résistant à la sécheresse au moins résistant.

En parallèle, elle a prélevé des échantillons de feuilles de chaque plant et mesuré la présence à l’intérieur de ceux-ci de 63 métabolites, substances produites ou transformées au cours de la décomposition de la nourriture assimilée par un organisme. Ces substances sont essentielles à la croissance, et leur présence et accumulation dans les tissus végétaux, en particulier pendant les phases déterminantes de la croissance comme le remplissage des gousses, témoignent du bon déroulement de ce processus.

Tout d’abord, ces expériences ont révélé qu’au moins 13 des 36 génotypes de pois chiches testés par l’équipe de recherche présentent une réelle capacité potentielle de résister aux rigueurs de la sécheresse. Ces variétés ont obtenu des indices de sensibilité au stress bas, notamment parce qu’elles ont réussi à produire une grande quantité de grains sains malgré les conditions difficiles.

De plus, en se basant sur l’analyse des tissus foliaires, l’équipe de recherche a montré que la concentration de trois métabolites en particulier changeait durant la phase de remplissage des gousses chez les pois chiches soumis à un stress de sécheresse. Il s’agit de l’acide L‑thréonique, du fructose et de divers alcools de sucre. On peut donc supposer que ces substances jouent un rôle clé dans la protection des plants contre le stress.

En creusant davantage, l’équipe a trouvé une corrélation claire entre les plants de pois chiches les plus résistants à la sécheresse (Öffnet in neuem Fenster) et la concentration de métabolites : chez les génotypes les plus résistants, ces trois métabolites ainsi que d’autres ont connu des changements plus importants que ceux observés chez les génotypes moins résistants. C’était particulièrement vrai pour les alcools de sucre, un sous-produit de la photosynthèse qui aide les plants à mieux faire face au stress environnemental. Il est aussi intéressant de noter qu’on associe des niveaux élevés de fructose dans les plants à une capacité accrue à absorber l’humidité du sol, ce qui est avantageux dans les situations où l’eau se fait rare.

Enfin, l’équipe de recherche a effectué une analyse génétique pour établir un lien entre la résistance à la sécheresse et le mécanisme à son origine. Cette analyse a révélé que plus de 300 sections du génome étaient liées aux métabolites et aux réactions métaboliques associés à la tolérance à la sécheresse. Ces résultats guident les scientifiques quant aux endroits potentiels où trouver, dans le cadre de recherches futures, des gènes précis qui pourraient les aider à sélectionner et à modifier génétiquement des légumineuses et d’autres plantes pour les rendre plus résistantes aux rigueurs du climat.

De plus, en menant ses expériences en milieu urbain, l’équipe a été en mesure de démontrer que les pois chiches peuvent pousser dans les villes, une possibilité susceptible de contribuer à élargir l’accès à cet aliment riche en protéines.

Les conclusions de l’étude ne peuvent que gagner en pertinence à mesure que la planète se réchauffe. Selon ses auteurs, les pertes agricoles attribuables à la sécheresse à l’échelle mondiale ont coûté près de 30 milliards de dollars au cours des dix dernières années. Or, il faut s’attendre à voir ce chiffre augmenter, car selon les projections, la disponibilité de l’eau douce pourrait diminuer de 50 % d’ici 2050 sous l’effet de variations climatiques croissantes, à un moment où la demande en eau à des fins agricoles grimpe en phase avec la croissance de la population humaine.

Ces statistiques plaident fortement en faveur du développement de cultures dont le rendement est meilleur, et les pois chiches semblent être le choix tout indiqué. « En raison de leur teneur élevée en protéines et de leur résistance à la sécheresse, les légumineuses comme les pois chiches sont des aliments d’avenir », conclut l’équipe de recherche (Öffnet in neuem Fenster).

Weckwerth et coll., « Natural variation in the chickpea metabolome under drought stress (Öffnet in neuem Fenster) », Plant Biology Journal, 2024.

Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/10/can-we-unlock-the-vast-potential-of-drought-tolerant-chickpeas-to-feed-a-warmer-world/ (Öffnet in neuem Fenster)

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Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (Öffnet in neuem Fenster). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (Öffnet in neuem Fenster), la Durabilité à l’Ère Numérique (Öffnet in neuem Fenster) et le pôle canadien de Future Earth (Öffnet in neuem Fenster).