Loading...C’est un processus courant dans la nature. Confrontés à un virus, de nombreux êtres vivants reconnaissent son ARN – le support génétique à l’origine des protéines virales – et en bloquent l’utilisation dans la cellule hôte. Un mécanisme reproduit en laboratoire en 1998 pour ‘éteindre’ certains gènes chez des nématodes, à l’aide d’ARN interférents (ARNi) synthétisés à partir de leur propre génome. L’expérience vaudra à ses auteurs un prix Nobel de médecine.
De premiers tests grandeur nature
Face à des impasses techniques dans plusieurs filières, l’approche suscite un intérêt croissant du côté de la R&D en protection des plantes. « Dans le cas des pucerons vecteurs de la jaunisse de la betterave, c’est tout simplement la seule alternative aux néonicotinoïdes », résume le professeur Andreas Vilcinskas, entomologue à l’institut Fraunhofer pour les bioressources (Gießen, Allemagne).
Contrairement à la France, l’Allemagne autorise l’usage dérogatoire de l’acétamipride. C’est précisément pour réduire le recours futur aux dérogations dans les surfaces betteravières qu’a été initié outre-Rhin le projet ViveBeet, consacré aux ARNi. « Nous apportons notre expertise sur la génétique des insectes, décrit Andreas Vilcinskas. Une formulation a déjà été développée, et un brevet déposé. » ViveBeet associe également l’institut Julius Kühn et l’institut allemand de la betterave, qui ont lancé leurs premiers essais de terrain en 2024, avec des résultats encourageants.
Comment fonctionnent les insecticides à ARN interférent ?
L’ADN, plan de fabrication génétique, est copié dans la cellule sous forme d’ARN messager servant de modèle pour produire les protéines indispensables au fonctionnement de l’organisme. Cet ARN ne comporte normalement qu’un brin unique, lu par les ribosomes pour traduire le message en protéines. Quand elle repère un ARN double brin, typique des virus, la cellule l’interprète comme une anomalie. Des enzymes spécialisées le découpent alors en petits fragments, capables de se fixer sur l’ARN messager correspondant et de bloquer sa traduction. C’est ce mécanisme que les chercheurs exploitent pour réduire au silence les gènes propres de l’inescte visé : en d’autres termes, la cellule sabote elle-même son manuel d’instructions.
Moins de 10 g par hectare
Pucerons, cicadelles, coléoptères, les cibles ne manquent pas. La première étape consiste à identifier, via des outils bio-informatiques, les gènes-clés dont le silençage provoque la mort ou stérilise l’insecte. Il s’agit en général de gènes très actifs dans des tissus vitaux comme l’intestin, le système nerveux ou l’appareil reproducteur. L’impact de doses variables est ensuite testé par micro-injection ou ingestion.
Les travaux du Fraunhofer ont déjà abouti à un spray ARNi contre le doryphore de la pomme de terre, homologué en 2023 aux États-Unis. Son fabricant, Greenlight Bioscience, annonce une efficacité équivalente aux insecticides classiques, pour un dosage de seulement 9,9 g/ha. Lors d’essais en plein champ menés en 2020, le taux de défoliation est resté inférieur à 10 %, selon les données publiées par l’entreprise. L’application se fait comme une pulvérisation classique.
Un verrou contre les résistances
L’un des atouts de cette méthode est d’empêcher en théorie le développement de résistances. « L’avantage que nous avons vis à vis de pesticides chimiques est de pouvoir combiner la substance active », détaille le professeur Karl-Heinz Kogel, biologiste titulaire de la chaire Gutenberg au CNRS de Strasbourg. « Généralement, on ne va pas cibler un seul gène, mais cinq ou dix. Bien entendu, comme dans tout système biologique, on ne peut pas exclure à 100 % l’apparition d’un mécanisme d’adaptation – mais la probabilité que plusieurs mutations interviennent simultanément chez un individu est extrêmement faible. »
Seul un cas a été décrit à ce jour, aux États-Unis, sur des plantes génétiquement modifiées pour produire en continu l’ARN double brin. Cette réaction pourrait donc relever d’une surexposition, une situation très différente de l’application par pulvérisateur ; elle relevait par ailleurs d’un défaut d’absorbtion dans l’intestin de l’insecte, phénomène réversible, et non d’une mutation.
Haute sélectivité
L’autre grande promesse de ces substances tient dans leur extrême spécificité. Comme le souligne Karl-Heinz Kogel, les molécules d’ARN sont en principe inoffensives pour les espèces non-cibles, à condition de passer par un screening rigoureux de leur bagage génétique, complété par des tests de mortalité. Cette approche n’en suscite pas moins des inquiétudes, d’autant qu’elle est souvent associée dans l’opinion à une biotechnologie intrusive. En pratique, il ne s’agit pas d’OGM « puisque aucun matériel génétique n’est modifié chez l’organisme ciblé », rappelle Andreas Vilcinskas.
Il ne s’agit pas d’OGM, puisque aucun matériel génétique n’est modifié chez l’organisme ciblé.
Andreas Vilcinskas
Les études d’impact restent encore trop rares pour conclure à une innocuité générale, mais les premiers essais, sur les pollinisateurs ou certains insectes voisins des ravageurs, n’ont pas mis en évidence d’effets indésirables. S’il reste impossible de tester toute la biologie du champ pour exclure des similarités génétiques, ces molécules à spectre fin ouvrent la voie à une lutte plus ciblée, potentiellement plus respectueuse de la biodiversité.
Elles pourraient aussi devenir une arme contre l’ennemi numéro un des abeilles, l’acarien varroa. « L’ARN interférent est une stratégie innovante pour lutter contre certains arthropodes tout en préservant les abeilles et l’environnement », selon Delphine Goven, de l’Université d’Angers. Dans le cadre du projet ParaGluRSite de l’Agence nationale de la recherche, la chercheuse travaille à l’identification de protéines destinées à concevoir des molécules d’ARN double-brin complémentaires à l’ARN messager de gènes vitaux du varroa, mais aussi d’autres arthropodes comme les tiques et les pucerons.
Réduire les coûts de fabrication
Du côté du risque sanitaire humain, « on peut partir du principe qu’il n’y a pas de pollution, l’ARN étant une molécule très instable et rapidement dégradée », note Karl-Heinz Kogel. La demi-vie d’une des molécules commercialisées aux États-Unis (le temps nécessaire pour que sa concentration initiale diminue de moitié) a été évaluée par le département d’agriculture du Minnesota à 1-2 jours dans l’eau, soit près de 100 fois moins que certaines molécules chimiques.
L’ARN est une molécule très instable et donc rapidement dégradée.
Karl-Heinz Kogel
Cette instabilité pose néanmoins un défi lors de l’application au champ. Pour qu’il reste actif le temps nécessaire, il faut protéger l’ARN, notamment contre les UV, l’humidité, ou encore les enzymes digestives de l’insecte. Cela implique généralement de l’encapsuler dans des nanoparticules ou de l’envelopper dans un complexe de polymères. La technicité de la tâche, ajoutée à l’incertitude entourant les autorisations et l’impact environnemental, freine les investissements sur le vieux continent.
Le spray anti-doryphore (Calantha) a néanmoins prouvé que l’objectif était atteignable, avec un coût de 1 $/g. À titre de comparaison, 1 g d’ARNi produit en laboratoire coûtait 12 500 $ il y a une quinzaine d’années. « On assiste actuellement à un décollage de la recherche sur l’ARN en Europe, avec de nombreux projets et des demandes d’homologation», décrit Andreas Vilcinskas. Beaucoup dépendra de la volonté politique, mais le besoin est réel, rappelle le scientifique : « Les agriculteurs avec qui je parle se sentent désarmés, avec de moins en moins de leviers phytosanitaires à leur disposition. »
Et au-delà des insecticides ?
Par son principe biologique, la technique ARNi fonctionne en laboratoire contre presque tous les types de pathogènes ou d’ennemis des cultures. « La question est : comment faire parvenir ces substances là où on veut qu’elles agissent ? », nuance Karl-Heinz Kogel. « Les ARN double-brin pourraient constituer d’excellents herbicides, mais encore faut-il les faire pénétrer dans la plante, ce qui suppose la bonne de stratégie technologique. »
À l’université Justus-Liebig de Gießen (Allemagne), des chercheurs testent par exemple une pulvérisation à haute pression, destinée à provoquer de fines micro-blessures sur la surface foliaire, afin d’offrir une porte d’entrée aux molécules. Un procédé comparable serait nécessaire pour une protection antivirale des cultures – un domaine où l’interférence ARN serait particulièrement prometteuse, puisqu’elle imite précisément cette réaction immunitaire naturelle.
« Concernant les bactéries, on ne connaît pas encore suffisamment le mécanisme de silençage des gènes dans leur biologie, poursuit Karl-Heinz Kogel. Le cas des champignons est beaucoup plus prometteur ; nous avons obtenu de bons résultats en laboratoire. » Ce sont néanmoins les insectes qui restent les cibles privilégiées pour cette technologie, certains groupes étant capables d’absorber l’ARN par l’alimentation et disposant dans leur intestin de protéines spécialisées servant de récepteurs à l’ARN double brin.