OGM et Environnement

Comment mesurer l'impact sur l'environnement des plantes transgéniques ?

Dans le cadre d’une expérimentation inter-instituts menée à l’échelle de la parcelle agricole, l’INRA mesure les échanges de gènes entre les variétés de colza, de betterave et de maïs ainsi qu’avec les mauvaises herbes. Cette démarche doit permettre d’évaluer à terme l’effet de l’utilisation de plantes transgéniques résistantes aux herbicides sur la stratégie générale de désherbage des cultures qui se succèdent. Un suivi des populations de pyrale, un ravageur important du maïs, confrontées à des variétés de maïs résistantes à cet insecte est aussi réalisé.

Jacques Gasquez
Laboratoire de Malherbologie, INRA Dijon

Un projet pluri-annuel dit «essai inter-instituts» (prévu initialement pour trois ans et initié lors de la campagne 1995-1996), mené conjointement par les Instituts techniques AGPM, CETIOM, ITB, ITCF (1) a  pour objectif principal d’évaluer l’impact à)agronomique de l’utilisation des plantes transgéniques dans les systèmes de grandes cultures (cf. texte «Comment apprécier l’intérêt des OGM pour la compétitivité de l’agriculture ?». De façon plus générale, les études menées contribuent à la mise au point des modalités de suivi de cultures transgéniques, tel qu’il est envisagé dans le cadre du système de biovigilance souhaité par les pouvoirs publics. C’est le seul essai à l’échelle d’une exploitation agricole qui soit mené en France, à la demande de la CGB (2). Le dispositif est réparti en trois expérimentations localisées à Chalons-sur-Marne, Dijon et Toulouse. Dans ce cadre l’INRA (par l’intermédiaire du laboratoire de Malherbologie de Dijon) a appliqué les techniques classiques de la génétique des populations dans le but de mesurer la fréquence des échanges de gènes au sein des populations cultivées et des mauvaises herbes.

Le principe est l’utilisation de la résistance aux herbicides, introduite dans des variétés cultivées, comme marqueur pour estimer :

- la distance de dispersion du pollen des trois cultures (colza, betterave et maïs) (a) ;

- les possibilités de croisements entre les variétés dans chacune des cultures ;

- les possibilités de croisements entre les cultures et des espèces adventices apparentées (b, c, d).

Le dispositif agréé par la cgb est bâti pour observer le comportement et l’impact des cultures transgéniques en conditions agro-nomiques au cours d’une rotation culturale. Aussi, pour répondre aux objectifs fixés, il a été nécessaire de rajouter différents types de plantes dans et autour des parcelles en veillant à ne pas perturber le dispositif initial. Cette étude complémentaire donne donc des indications utiles sur les tendances fortes mais ne permet en aucun cas une extrapolation exacte sur des taux de croisement tolérés ou des distances d’isolement à définir en dehors des conditions de l’expérience.

Le cas du colza

Trois variétés contenant chacune une résistance à un herbicide (glyphosate, glufosinate et bromoxynil) ont été semées en parcelles adjacentes dans le but d’étudier leurs descendances ainsi que celles des crucifères botaniquement proches du colza et récoltées par le Cetiom dans un cercle d’un rayon de 500m autour du champ.

• Flux de pollen et croisements inter variétaux (colza)

Des placettes, distribuées dans les bordures de chaque variété résistante de colza, ont été récoltées à la main et les graines semées sur le domaine de l’INRA (avec autorisation de la CBG).

Chaque lot a été semé sur deux parcelles, chacune traitée avec l’un des deux autres herbicides, dans le but de rechercher les plantes portant deux résistances. Pour une source de pollen correspondant à un tiers d’hectare, le nombre de ces double résistants décroît au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la source de pollen. On en trouve ainsi environ 2,5 % à un mètre, 0.18 % à 22,5 mètres, moins de 0.01% à 65 mètres. De plus, n’ayant rien trouvé à 127 mètres et compte tenu du nombre de plantes testées, on peut déduire qu’en théorie à cette distance le taux ne devrait statistiquement pas excéder 2 hybrides pour 10000 graines produites.

À Toulouse, cependant une repousse spontanée de colza isolée, dans une jachère à environ 150 mètres de la parcelle, a produit  3 hybrides sur 1300 plantules traitées.

• Croisements du colza avec les adventices

Autour du champ, une partie des semences de toutes les crucifères sauvages botaniquement proches du colza (moutarde des champs, moutarde blanche, moutarde noire, rapistre) a été récoltée et semée en serre à l’INRA - Dijon (avec autorisation de la cgb) pour rechercher des hybrides. Aucun hybride n’a été observé en 1996.

Cependant, il faut signaler que les effectifs de plantes analysées ne permettaient pas statistiquement de détecter des fréquences d’hybridation avec le colza inférieures à 0,01% pour la moutarde blanche, 0,017% pour la moutarde des champs à Dijon et 0,03% pour la moutarde des champs à Chalons-sur-Marne. Les données de la littérature montrent que des hybridations sont possibles, mais à des taux environ 100 fois inférieurs à ceux que nous pouvions tester ici.

Le cas de la betterave

On disposait de deux variétés résistantes aux herbicides (glyphosate et glufosinate). Pour assurer la présence de betteraves adventices annuelles susceptibles de s’hybrider avec l’une des deux variétés résistantes, environ 200 plantes annuelles ont été installées en bordure de la parcelle. De plus, si aucune betterave cultivée ne fleurissait, ces plantes introduites serviraient de source de pollen.

• Flux de pollen et croisements inter-variétaux

Comme la betterave cultivée est bisannuelle, c'est seulement en réimplantant des racines d’une année précédente que l'on peut obtenir des fleurs, mesurer le flux de pollen et chercher des hybrides double résistants. Des plantes mâle-stériles ont été disposées au milieu de la parcelle de betterave et à des distances croissantes jusqu’à 190 mètres de la parcelle. Elles ont produit environ 1000 graines par plante au milieu de la parcelle, et seulement environ 30 par plante à 190 mètres, montrant qu’il reste encore environ 3 % du pollen à cette distance.

• Croisements entre variétés cultivées et betteraves adventices

Dans les sites de Chalons et de Dijon, quelques individus d’une variété ont fleuri, contribuant à produire du pollen résistant et sensible. À Chalons, sur environ 30000 plantules issues des annuelles introduites par groupe de 20 plantes, nous avons obtenu deux résistants dans deux descendances. De plus, quelques 150 betteraves spontanées annuelles ont fleuri dans la jachère qui jouxtait la parcelle de betterave sous le vent. Sur 10 000 plantules issues de ces plantes, nous avons dénombré 21 résistants dans quatre descendances. Cependant, compte tenu du nombre de plantes résistantes parmi les plantes ayant fleuri, le nuage pollinique et donc le nombre d’hybrides résistants ne pouvait en moyenne excéder 5%.

Le cas du maïs

Outre la résistance à la pyrale, nous disposions de deux variétés transgéniques, l’une résistante au glyphosate et l’autre au glufosinate. Les variétés ne fleurissent pas en même temps, la recherche d’hybrides s’avère donc impossible dans ces conditions.

• Flux de pollen

À Toulouse des placettes des mêmes variétés, mais sensibles, ont été disposées entre 50 et 100 mètres autour du champ et ont été castrées pour n’être fécondables que par du pollen «extérieur». Chaque placette, même les plus éloignées, a produit des graines résistantes à l’un ou à l’autre des herbicides. Mais la distribution du pollen pour une variété semble avoir été beaucoup affectée par le vent, puisque, à titre d’exemple, à distance équivalente, on trouve, dans une direction, 0,4% d’hybrides et 18% dans la direction opposée.  

En conclusion, pour le colza les échanges intervariétaux qu’il a été possible de mesurer correspondent aux valeurs communément admises sur les flux de pollen. L’absence d’hybrides interspécifiques, largement liée à un nombre insuffisant de plantes testées, ne permet pas de conclure sur la réalité du croisement. Pour la betterave, l’addition de mâle-stériles a permis de mesurer le flux de pollen. L’observation de résistants dans les descendances de betteraves adventices confirme la possibilité d’un échange de pollen avec la culture. Le cas du maïs est particulier puisqu’il n’y a en Europe, ni repousses ni espèces sauvages susceptibles de se croiser avec lui. Seuls les croisements intervariétaux sont possibles et peuvent être testés, à condition qu’il y ait superposition des périodes de floraison.

Problèmes liés au désherbage de cultures OGM résistantes à des herbicides totaux

Actuellement, dans une culture, le choix des herbicides est guidé par des notions de sélectivité vis-à-vis des plantes cultivées, d’efficacité sur les mauvaises herbes présentes ou sur celles qui sont susceptibles de pousser. Cela conduit généralement à devoir utiliser plusieurs produits selon des programmes et avec des conditions d’application et des dates précises.

Avec les OGM toutes ces contraintes disparaissent puisque la culture est effectivement résistante à des produits efficaces en post-levée sur toute plante quel que soit son stade. Cela se traduira donc par un confort de désherbage accru pour l’agriculteur et un gage d’efficacité.

Cependant l’intérêt de l’usage des OGM dépend beaucoup des cultures. Il se justifie s’il y a des problèmes de désherbage non résolus ou des risques liés à l’utilisation de plusieurs produits anciens plus ou moins toxiques pour l’environnement. La facilité d’emploi conférée par les herbicides totaux peut amener les utilisateurs à multiplier l’usage des variétés OGM même en dehors de ces situations spécifiques. Actuellement les problèmes difficiles à résoudre, comme le contrôle des vivaces ou des populations résistantes aux herbicides sélectifs, nécessitent un raisonnement au niveau du système cultural en utilisant, outre les herbicides, tous les moyens disponibles. La simplification des programmes de désherbage permise par des OGM résistants à des herbicides totaux renforcera l’usage exclusif du couple culture - herbicide. Cette stratégie simpliste pourrait entraîner, si elle se généralise, la sélection et la diffusion de mauvaises herbes résistantes. De plus, au fil du temps, les repousses des cultures antérieures risquent d’accumuler les différents gènes de résistance et ne pourront plus être détruites que par des herbicides spécifiques auxquels la culture a toujours été sensible. Il conviendra donc d’examiner au cas par cas (couple type de plante/herbicide utilisé) les avantages et les inconvénients potentiels pour statuer sur l’intérêt de chaque cas.

Études concernant l’impact de la transgénèse sur la pyrale du maïs

Des parcelles de maïs transgénique exprimant la toxine Cry IAb de Bacillus thuringiensis (maïs Bt) sont également suivies dans le cadre de l’opération ICTA (3). Le principal problème lié à l’utilisation de ce maïs est l’apparition éventuelle de populations de pyrale (le ravageur cible) résistantes à la toxine exprimée dans les plantes.

Pour suivre leur sensibilité à la toxine, chaque année des chenilles sont prélevées dans ce maïs, cultivé dans les zones de Dijon et de Toulouse. Des courbes de sensibilité sont établies pour des populations d’insectes prélevés dans du maïs Bt - lorsque ces insectes sont présents - et du maïs non Bt. Une comparaison est établie au niveau de la dose létale 50 (provoquant la mortalité de 50 % des larves) pour établir s’il existe ou non une résistance.

Cette étude, pour être intéressante, doit durer plusieurs années, les populations d’insectes concernées ne présentant qu’une (Dijon) ou deux (Toulouse) générations par an. Les résultats disponibles ne concernent actuellement que la première année d’expérimentation. Du fait de la biologie de l’insecte, les individus prélevés au cours de la deuxième année du suivi (septembre 1997) n’ont pu être testés qu’au printemps 1998 (résultats non encore disponibles). Aucune différence de sensibilité n’a été trouvée lors des premiers essais de 1997.

(1) Association générale des producteurs de maïs, Centre technique interprofessionnel des oléagineux métropolitains, Institut techniquede la betterave, Institut technique des céréales et des fourrages. Tous ces instituts appartiennent au réseau des instituts et centres techniques agricoles (ICTA).[vu]

(2) CGB : Commission du génie biomoléculaire [vu]

(3) ICTA : Instituts et centres techniques agricoles [vu]

[R] Pour en savoir plus

Lavigne C., Godelle B., Reboud X. Gouyon P.H., 1996. - A method to determine the mean pollen dispersal of individual plants growing within a large pollen source. Theor. Appl. Genet., 93, 1319-1326.

Lefol E., Danielou V. Darmency H., 1996. - Predicting hybridization between transgenic oilseed rape and wild mustard. Field Crops Res., 45, 153-161.

Lefol E., Danielou V., Darmency H., Boucher F., Maillet J. and Renard M., 1995. - Gene dispersal from transgenic crops. I. Growth of interspecific hybrids between oilseed rape and the wild hoary mustard. J. Appl. Ecol., 32, 803-808.

Lefol E., Fleury A. and Darmency H. 1996.- Gene dispersal from transgenic crops. II. Hybridization between oilseed rape and wild hoary mustard. Sex. Pl. Repro., 9, 189-196.

Les OGM à l'INRA  
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