Résistance au glyphosate

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L'Amaranthus palmeri est une des 38 espèces de plantes résistantes au glyphosate

La résistance au glyphosate, ou tolérance au glyphosate, est un phénomène de résistance, c'est-à-dire la «  capacité héritée et transmissible de plantes d’une population à survivre à un traitement qui permet normalement de les maîtriser »[1], constaté chez certaines espèces de plantes ou d'autres organismes (champignons, bactéries), à des herbicides ayant pour substance active le glyphosate, ou N-(phosphonométhyl)glycine (C3H8NO5P), dont le plus connu est vendu sous la marque Roundup.

L'effet du glyphosate est fondé sur le blocage de l'enzyme 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSP Synthase ou EPSPS) chez la plante, ce qui entraîne une perturbation métabolique et conduit ainsi à la mort de toutes les plantes non résistantes. La résistance au glyphosate est naturellement présente chez de nombreuses bactéries, parce que les EPSPS bactériennes sont différentes de celles des plantes et ne sont pas bloquées par le glyphosate[réf. nécessaire].

Le glyphosate a été produit et commercialisé par la société Monsanto à partir de 1973, en exclusivité jusqu'en 2000, année d'expiration du brevet ; depuis lors plusieurs sociétés commercialisent des herbicides à base de glyphosate.

Chez les plantes, la résistance au glyphosate a été introduite par modification génétique, à partir de 1994, chez certaines variétés de plantes cultivées, dans le but de créer les conditions propices à une nouvelle stratégie de désherbage permettant l'emploi d'herbicide totaux sur les cultures en phase de végétation.

Des cas de résistance sont par la suite apparus chez des espèces de plantes sauvages à partir de 1996, induits par la pression de sélection causée par l'utilisation massive d'herbicides à base de glyphosate. Le caractère de résistance au glyphosate a pu aussi, parfois, se transmettre par hybridation avec des espèces apparentées aux espèces modifiées (cas de pollution génétique). On a également reconnu l'existence de résistance naturelle au glyphosate chez quelques espèces de plantes.

Mécanismes biologiques de résistance au glyphosate[modifier | modifier le code]

Il existe plusieurs gènes de résistance au glyphosate qui ont tous été utilisés pour créer des variétés résistantes transgéniques. Ce sont les gènes epsps, aroA, gat et gox, selon la source qui a permis de les isoler[2].

On connaît de nombreuses variantes du gène epsps, dont une, le gène cp4 epsps dérivé d'Agrobacterium tumefaciens, est hautement résistante à l'inhibition par le glyphosate. Ce gène exprime une enzyme, la CP4 EPSPS, qui est fonctionnellement équivalente à l'EPSPS endogène des plantes, à l'exception de son affinité réduite pour la molécule de glyphosate[2]. Cette stratégie présente cependant un inconvénient qui est l'accumulation de glyphosate dans les tissus végétaux, ce qui peut interférer avec le développement des organes reproducteurs et diminuer le rendement des cultures[3].

Le gène gox, isolé à partir d'une souche bactérienne d'Ochrobactrum anthropi, correspond à une autre approche pour inactiver le glyphosate. Il code une enzyme GOX (Glyphosate oxydoréductase) qui décompose activement la molécule de glyphosate en deux composés non toxiques, l'acide aminométhylphosphonique (AMPA), qui est le métabolite principal, et le glyoxalate. L'AMPA est toutefois modérément toxique et son accumulation dans certaines conditions dans des plants de soja résistants au glyphosate est corrélée avec une phytotoxicité causée par le glyphosate[2].

Chez les mauvaises herbes résistantes, la résistance au glyphosate peut être due à différents mécanismes qui se répartissent en deux groupes, ceux liés au site cible, et ceux qui ne lui sont pas liés.

La résistance liée au site cible est due à une altération de l'interaction entre l'herbicide et l'enzyme cible, la 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS). Cela peut résulter soit de mutations dans les séquences de gènes qui diminuent la sensibilité de l'enzyme exprimée, soit d'une augmentation des niveaux d'enzymes en raison d'une surexpression transitoire de l'ARNm ou d'une augmentation du nombre de copies du gène. Ce dernier motif a été identifié aux États-Unis chez l'amarante de Palmer (Amaranthus palmeri) et chez le ray-grass d'Italie (Lolium perenne spp. multiflorum)[4].

La résistance non liée au site cible peut résulter d'une altération de l'absorption, de la translocation ou du métabolisme. L'altération de la translocation dans la plante, identifiée chez plusieurs espèces de mauvaises herbes, est le mécanisme le plus commun de la résistance au glyphosate. Des recherches récentes ont montré que le mécanisme d'altération du mouvement chez des biotypes résistants de la vergerette du Canada (Coynza canadensis) et d'espèces du genre Lolium est associée à une séquestration vacuolaire du glyphosate, entraînant une réduction de la concentration cytoplasmique. La séquestration vacuolaire est également associée à une restriction du mouvement du glyphosate dans le phloème et à une réduction de la translocation dans toute la plante. Cela pourrait s'expliquer par la présence dans les biotypes résistants d'un transporteur tonoplastique, inactif ou absent dans les biotypes sensibles, qui déplace le glyphosate hors du cytoplasme.

Plantes modifiées pour résister au glyphosate[modifier | modifier le code]

Les variétés de plantes cultivées génétiquement modifiées pour résister à un herbicide représentaient en 2008 85 % des surfaces cultivées en plantes génétiquement modifiées. Il s'agissait en quasi-totalité de plantes résistantes au glyphosate, commercialisées principalement sous la marque Roundup Ready de Monsanto.

La modification consiste en l'insertion dans leur génome d'un transgène, qui est le plus souvent un gène bactérien issu de la bactérie tellurique Agrobacterium tumefaciens. Les variétés de plantes cultivées ainsi modifiées permettent l'emploi d'herbicides totaux pendant la période de végétation ; elles ont été conçues pour être cultivées avec un seul type d'herbicides, ceux à base de glyphosate.

Les variétés de plantes cultivées résistantes au glyphosate ont été élaborées d'abord par Monsanto, la première fut le soja, lignée GTS 40-3-2 (MON-Ø4Ø32-6) approuvée aux États-Unis en 1994[5], puis par diverses sociétés comme Dow AgroSciences, Bayer CropScience, Pioneer Hi-Bred International (DuPont), Syngenta. Le brevet protégeant le soja Roundup Ready de Monsanto est arrivé à expiration en 2014[6].

Variétés génétiquement modifiées pour résister au glyphosate[modifier | modifier le code]

Au niveau international, des variétés transgéniques de plantes cultivées, résistantes au glyphosate, appartenant aux dix espèces suivantes ont été autorisées[7] :

Variétés transgéniques autorisées, résistantes au glyphosate
Nom vernaculaire Nom scientifique transgène créateur
agrostide blanche Agrostis stolonifera cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto, Scotts Seeds
betterave sucrière Beta vulgaris cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto, Novartis Seeds
blé tendre Triticum aestivum cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto
colza Brassica napus cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto, Bayer CropScience
gat4621 DuPont (Pioneer Hi-Bred International Inc.)
cotonnier Gossypium hirsutum cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto, Dow AgroSciences LLC, Syngenta
2mepsps Bayer CropScience
luzerne Medicago sativa cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto
maïs Zea mays cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto, Dow AgroSciences LLC, DuPont (Pioneer Hi-Bred International Inc.)
navette Brassica rapa cp4 epsps (aroA:CP4) Université de Floride
Pomme de terre Solanum tuberosum cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto
soja Glycine max cp4 epsps (aroA:CP4) Monsanto
2mepsps Dow AgroSciences LLC, Bayer CropScience et MS Technologies LLC
gat4601 DuPont (Pioneer Hi-Bred International Inc.)

Mauvaises herbes résistantes au glyphosate[modifier | modifier le code]

Résistance induite par l'utilisation du glyphosate[modifier | modifier le code]

Espèces de mauvaises herbes devenues résistantes au glyphosate : évolution de 1995 à 2014.

L'utilisation massive et exclusive de glyphosate, en particulier dans les régions de cultures résistantes au glyphosate, a en partie conduit au développement de populations de mauvaises herbes résistantes au glyphosate. Sous l'effet de mutations et de la pression de sélection exercée par l'application de l'herbicide, ces plantes ont développé une résistance qui contourne le blocage des voies métaboliques par le glyphosate, ce qui permet leur survie malgré l'emploi de cette substance active.

La forte utilisation de cultures résistantes aux herbicides aux États-Unis, en Argentine et au Brésil, a favorisé ce développement. Mais en Europe également, les cas de résistance au glyphosate ont commencé à se répandre parmi les mauvaises herbes[8]. Compte tenu de l'utilisation importante de produits à base de glyphosate, il est probable que ce processus va s'intensifier à l'avenir.

Dans ce contexte, des mesures sont recommandées pour réduire la pression de sélection sur les mauvaises herbes et il est recommandé une meilleure maîtrise des mauvaises herbes. Parmi les options possibles, figurent les innovations génétiques, de nouveaux mélanges d'herbicides et des solutions de rechange au glyphosate. Pour réduire la dépendance au glyphosate, des pratiques culturales et agronomiques telles que la planification des dates de plantation, la rotation culturale, sont également conseillées. Cela est nécessaire pour que l'on puisse continuer à employer le glyphosate dans l'avenir[9],[10]

Espèces de mauvaises herbes résistantes au glyphosate[modifier | modifier le code]

Des cas de résistance induite au glyphosate ont été constatés chez 38 espèces de plantes adventices ou mauvaises herbes depuis 1996 dans de nombreux pays[11] :

Mauvaises herbes résistantes au glyphosate
Nom scientifique Nom vernaculaire Premier signalement Pays concernés
Amaranthus hybridus amarante paniculée 2013 Argentine
Amaranthus palmeri amaranthe de Palmer 2005 Brésil, États-Unis
Amaranthus spinosus amarante épineuse 2012 États-Unis
Amaranthus tuberculatus 2005 Canada, États-Unis
Ambrosia artemisiifolia ambroisie à feuilles d'armoise 2004 Canada, États-Unis
Ambrosia trifida ambroisie trifide 2004 Canada, États-Unis
Bidens pilosa bident pileux 2014 Mexique
Brachiaria eruciformis 2014 Australie
Bromus diandrus brome à deux étamines 2011 Australie
Bromus rubens brome rougeâtre 2014 Australie
Chloris elata 2014 Brésil
Chloris truncata 2010 Australie
Chloris virgata 2015 Australie
Conyza bonariensis érigéron de Buenos Aires 2003 Afrique du Sud, Australie, Brésil, Colombie, Espagne, États-Unis, Grèce, Israël, Portugal
Conyza canadensis vergerette du Canada 2000 Brésil, Canada, Chine, Espagne, États-Unis, Grèce, Italie, Japon, Pologne, Portugal, République tchèque
Conyza sumatrensis vergerette de Sumatra 2009 Brésil, Espagne, France, Grèce
Cynodon hirsutus 2008 Argentine
Digitaria insularis 2005 Brésil, Paraguay
Echinochloa colona blé du Dekkan 2007 Argentine, Australie, États-Unis, Venezuela
Eleusine indica éleusine des Indes 1997 Argentine, Bolivie, Chine, Colombie, Costa-Rica, États-Unis, Japon, Malaisie
Hedyotis verticillata 2005 Malaisie
Helianthus annuus tournesol 2015 États-Unis
Kochia scoparia ansérine à balais 2007 Canada, États-Unis
Lactuca serriola laitue scariole 2015 Australie
Leptochloa virgata 2010 Mexique
Lolium perenne ray-grass anglais 2008 Argentine, Nouvelle-Zélande, Portugal
Lolium multiflorum ray-grass d'Italie 2001 Argentine, Brésil, Chili, Espagne, États-Unis, Italie, Japon, Nouvelle-Zélande, Suisse
Lolium rigidum ivraie raide 1996 Afrique du Sud, Australie, Espagne, France, Israël, Italie, États-Unis
Parthenium hysterophorus parthénium matricaire 2004 Colombie, États-Unis
Paspalum paniculatum 2010 Costa-Rica
Plantago lanceolata plantain lancéolé 2003 Afrique du Sud
Poa annua pâturin annuel 2010 États-Unis
Raphanus raphanistrum ravenelle 2010 Australie
Salsola tragus soude roulante 2015 États-Unis
Sonchus oleraceus laiteron maraîcher 2014 Australie
Sorghum halepense herbe de Guinée 2005 Argentine, États-Unis
Tridax procumbens 2016 Australie
Urochloa panicoides 2008 Australie

Plantes naturellement résistantes au glyphosate[modifier | modifier le code]

Certaines espèces de plantes sont intrinsèquement plus résistantes au glyphosate que la plupart des autres mauvaises herbes. On a ainsi trouvé des biotypes résistants de liseron des champs (Convolvulus arvensis), sans antécédents d'utilisation de glyphosate. Un biotype de lotier corniculé (Lotus corniculatus) s'est révélé de même résistant en présence de taux conformes d'utilisation du glyphosate.

On a signalé des difficultés pour maîtriser à l'aide du glyphosate des espèces telles que Commelina benghalensis (herbe aux cochons), Commelina communis (commeline vulgaire), Dicliptera chinensis (dicliptère de Chine), Chenopodium album (chénopode blanc) et Abutilon theophrasti (abutilon). La résistance naturelle de ces espèces au glyphosate n'était pas un problème jusqu'à la généralisation des cultures Roundup Ready. Elles sont alors devenues plus problématiques parce qu'elles ont occupé des niches écologiques laissées vacantes par d'autres espèces de mauvaises herbes éliminées par l'herbicide[12].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (fr) APPDMZ\cmsoko_monsanto, « Roundup® et la résistance des mauvaises herbes », Monsanto (consulté le 19 décembre 2015).
  2. a, b et c (en) V. S. Rao, Transgenic Herbicide Resistance in Plants, CRC Press, (ISBN 9781466587380 et 1466587385, lire en ligne), p. 199-200.
  3. (en) Faranak Hadi1, Amir Mousavi, Ali Hatef Salmanian, Kambiz Akbari Noghabi, Khosro Khajeh, « Glyphosate Tolerance in Transgenic Canola by a Modified Glyphosate Oxidoreductase (gox) Gene », Progress in Biological Sciences, vol. Vol. 2, no 1,‎ , p. 50-58 (lire en ligne).
  4. (en) Jared R. Whitaker, James D. Burton, Alan C. York, David L. Jordan et Aman Chandi, « Physiology of Glyphosate-Resistant and Glyphosate-Susceptible Palmer Amaranth (Amaranthus palmeri) Biotypes Collected from North Carolina », International Journal of Agronomy, Hindawi Publishing Corporation, vol. 2013,‎ (DOI 10.1155/2013/429294, lire en ligne)
  5. (en) « GTS 40-3-2 (MON-Ø4Ø32-6) », sur GM Crop Database, Center for Environmental Risk Assessment (CERA), (consulté le 18 décembre 2015).
  6. (en) Jack Kaskey, « Monsanto Will Let Bio-Crop Patents Expire  », Businessweek,‎ (lire en ligne).
  7. (en) « GM Approval Database », sur base de données de l'ISAAA, International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA ) (consulté le 1er octobre 2015).
  8. « Confirmation d’un premier cas de résistance au glyphosate en Suisse » [PDF], sur Agroscope, (consulté le 1er octobre 2015).
  9. (en) Stephen O. Duke, Stephen B. Powles, « Mini-review Glyphosate: a once-in-a-century herbicide », Pest Management Science, vol. 64,‎ , p. 319–325 (DOI 10.1002/ps.1518, lire en ligne [PDF]).
  10. (en) Antonio L. Cerdeira, Stephen O. Duke, « The Current Status and Environmental Impacts of Glyphosate-Resistant Crops: A Review », Journal of Environmental Quality, vol. 35,‎ , p. 1633–1658 (DOI 10.2134/jeq2005.0378, lire en ligne [PDF]).
  11. (en) « Weeds Resistant to EPSP synthase inhibitors (G/9) by species and country », International Survey of Herbicide Resistant Weeds (consulté le 27 septembre 2017).
  12. (en) Vijay K. Nandula, Krishna N. Reddy, Stephen O. Duke et Daniel H. Poston, « Glyphosate-Resistant Weeds: Current Status and Future Outlook », Outlooks on Pest Management, vol. 16, no 4,‎ , p. 183-187 (DOI 10.1564/16aug11, lire en ligne).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Vijay K. Nandula, Glyphosate Resistance in Crops and Weeds: History, Development, and Management, John Wiley & Sons, , 344 p. (ISBN 9781118043547, lire en ligne).

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (en) Stephen O. Duke, Stephen B. Powles, « Glyphosate-Resistant Crops and Weeds: Now and in the Future », AgBioForum, vol. 12, no 3&4,‎ , p. 346-357 (lire en ligne).
  • (en) Vijay K. Nandula, Krishna N. Reddy, Stephen O. Duke et Daniel H. Poston, « Glyphosate-Resistant Weeds: Current Status and Future Outlook », Outlooks on Pest Management, vol. 16, no 4,‎ , p. 183-187 (DOI 10.1564/16aug11, lire en ligne).