"Le riz nourrit la moitié des populations mondiales. Les sécheresses et les inondations liées au changement climatique mettent ses cultures en danger. Les scientifiques et les producteurs vont devoir innover pour s’adapter et sauver cette plantes alimentaire de base - Toxicité de l’arsenic et ses pollution" par Nikk Ogasa

Traduction du 25 septembre 2021 – et ajout de Compléments sur la toxicité de l’arsenic et ses pollutions - par Jacques Hallard d’un article de Nikk Ogasa diffusé par ‘sciencenews.org’ en date du 24/09/2021 : « Rice feeds half the world  » ; à consulter sur : https://www.sciencenews.org/article/rice-agriculture-feeds-world-climate-change-drought-flood-risk

A cause d’une grave sécheresse, les riziculteurs de la vallée de Sacramento en Californie doivent laisser certains de leurs champs à l’abandon (en haut à gauche). COMMISSION CALIFORNIENNE DU RIZ, BRIAN BAER

Sous le soleil de midi, dans la vallée californienne de Sacramento, le riziculteur Peter Rystrom traverse une parcelle de terre poussiéreuse et stérile, la terre desséchée craquant sous chacun de ses pas.

Dans une année normale, il serait en train de patauger dans quelques centimètres d’eau au milieu de plants de riz verts et luxuriants. Mais aujourd’hui, le sol gît nu et cuit sous la chaleur de 35˚ Celsius (95˚ Fahrenheit) pendant une sécheresse dévastatrice qui a frappé la majeure partie de l’ouest des États-Unis. La sécheresse a commencé au début de 2020, et les conditions sont devenues progressivement plus sèches.

Les faibles niveaux d’eau dans les réservoirs et les rivières ont obligé les agriculteurs comme Rystrom, dont la famille cultive du riz sur cette terre depuis quatre générations, à réduire leur consommation d’eau.

Rystrom s’arrête et regarde autour de lui. ’Nous avons dû réduire notre consommation de 25 à 50 %.’ Il a relativement de la chance. Dans certaines parties de la vallée de Sacramento, selon les droits d’eau, dit-il, les agriculteurs n’ont pas reçu d’eau cette saison.

La Californie est le deuxième plus grand producteur de riz des États-Unis, après l’Arkansas, et plus de 95 % du riz californien est cultivé dans un rayon d’environ 160 kilomètres autour de Sacramento. À l’est de la ville s’élèvent les sommets de la Sierra Nevada, qui signifie ’montagnes enneigées’ en espagnol. Les riziculteurs de la vallée en contrebas comptent sur cette chaîne pour mériter son nom chaque hiver. Au printemps, la neige fondante s’écoule dans les rivières et les réservoirs, puis à travers un réseau complexe de canaux et de drainages jusqu’aux rizières que les agriculteurs irriguent dans une inondation peu profonde d’avril ou mai à septembre ou octobre.

S’il tombe trop peu de neige dans ces montagnes, les agriculteurs comme Rystrom sont obligés de laisser les champs sans cultures. Le 1er avril de cette année, date à laquelle le manteau neigeux de la Californie est habituellement le plus épais, il contenait environ 40 % d’eau de moins que la moyenne, selon le département californien des ressources en eau. Le 4 août 2021, le lac Oroville, qui alimente Rystrom et d’autres riziculteurs locaux en eau d’irrigation, était à son niveau le plus bas jamais enregistré.

Photo - La sécheresse qui sévit dans la vallée de Sacramento a contraint Peter Rystrom et d’autres riziculteurs à laisser des pans entiers de terres stériles. N. Ogasa

Il n’y a pas si longtemps, le contraire - trop de pluie - a empêché Rystrom et d’autres de semer. ’En 2017 et 2019, nous laissions des terres en dehors à cause des inondations. Nous ne pouvions pas planter’, explique-t-il. Les tracteurs ne pouvaient pas se déplacer dans le sol boueux et riche en argile pour préparer les champs pour les semis.

Le changement climatique devrait aggraver les oscillations extrêmes des précipitations dans l’État, ont indiqué des chercheurs en 2018 dans ‘Nature Climate Change’. Ce ’coup de fouet climatique’ plane sur Rystrom et les quelque 2.500 autres producteurs de riz du ‘Golden State’ (la Californie). ’Ils parlent de moins en moins de manteau neigeux, et de rafales de pluie plus concentrées’, explique Rystrom. ’C’est vraiment inquiétant’.

Les agriculteurs de Chine, d’Inde, du Bangladesh, d’Indonésie, du Vietnam - les plus grands pays producteurs de riz dans le monde - ainsi que du Nigeria, le plus grand producteur de riz d’Afrique, s’inquiètent également des dommages que le changement climatique va causer à la production de riz. Plus de 3,5 milliards de personnes tirent 20 % ou plus de leurs calories de ces grains précieux. Et la demande augmente en Asie, en Amérique latine et surtout en Afrique.

Pour sauver et même augmenter la production, les riziculteurs, les ingénieurs et les chercheurs se sont tournés vers des méthodes d’irrigation économes en eau et des banques de gènes de riz qui stockent des centaines de milliers de variétés prêtes à être distribuées ou sélectionnées dans de nouvelles formes résistantes au climat. Avec l’accélération du changement climatique et les chercheurs qui tirent la sonnette d’alarme sur les menaces connexes, comme la contamination par l’arsenic et les maladies bactériennes, la demande d’innovation augmente.

’Si nous perdons notre culture de riz, nous ne pourrons plus nous nourrir’, déclare la généticienne des plantes Pamela Ronald, de l’université de Californie à Davis. Le changement climatique menace déjà les régions rizicoles du monde entier, affirme Mme Ronald, qui identifie dans le riz des gènes qui aident la plante à résister aux maladies et aux inondations. ’Il ne s’agit pas d’un problème futur. C’est en train de se produire actuellement’.

Les principaux producteurs de riz sont en Asie

Le premier producteur mondial de riz est la Chine, avec 214 millions de tonnes métriques. Viennent ensuite l’Inde, le Bangladesh, l’Indonésie et le Vietnam. En Afrique, le Nigeria (6,8 millions) est le plus grand producteur. Le Brésil (11,8 millions) et les États-Unis (10,2 millions) sont également les principaux producteurs, selon les données 2018 de l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture.

A voir : Carte de la production mondiale de riz, 2018 - OurWorldinData.org - Source : FAO

Le malheur de l’eau salée

La plupart des plants de riz sont cultivés dans des champs, ou rizières, qui sont généralement remplis d’environ 10 centimètres d’eau. Cette inondation constante et peu profonde permet de repousser les mauvaises herbes et les parasites. Mais si le niveau d’eau devient soudainement trop élevé, par exemple lors d’une crue soudaine, les plants de riz peuvent mourir.

Trouver le juste équilibre entre trop et trop peu d’eau peut s’avérer difficile pour de nombreux riziculteurs, notamment en Asie, où plus de 90 % du riz mondial est produit. Les grands deltas d’Asie du Sud et du Sud-Est, comme celui du Mékong au Viêt Nam, offrent des terres plates et fertiles, idéales pour la culture du riz. Mais ces zones de faible altitude sont sensibles aux fluctuations du cycle de l’eau. Et comme les deltas sont situés sur la côte, la sécheresse apporte une autre menace : le sel.

L’impact du sel est flagrant dans le delta du Mékong. Lorsque le fleuve est bas, l’eau salée de la mer de Chine méridionale pénètre en amont dans le delta, où elle peut s’infiltrer dans les sols et les canaux d’irrigation des rizières du delta.

Photo - Dans le delta du Mékong, au Vietnam, des agriculteurs arrachent des plants de riz morts d’une rizière contaminée par l’intrusion d’eau salée en provenance de la mer de Chine méridionale, ce qui peut se produire en cas de sécheresse. HOANG DINH NAM/AFP VIA GETTY IMAGES

’Si vous irriguez du riz avec une eau trop salée, en particulier à certains stades [de croissance], vous risquez de perdre 100 % de la récolte’, explique Bjoern Sander, spécialiste du changement climatique à l’Institut international de recherche sur le riz, ou IRRI, qui est basé au Vietnam.

Lors d’une sécheresse en 2015 et 2016, l’eau salée a atteint jusqu’à 90 kilomètres à l’intérieur des terres, détruisant 405.000 hectares de rizières. En 2019 et 2020, la sécheresse et l’intrusion d’eau salée sont revenues, endommageant 58.000 hectares de riz. Avec la hausse des températures régionales, ces conditions en Asie du Sud-Est devraient s’intensifier et se généraliser, selon un rapport de 2020 de la Commission économique et sociale pour l’Asie et le Pacifique.

Puis vient le coup de fouet : chaque année, d’avril à octobre environ, la mousson d’été ouvre le robinet sur des pans entiers de l’Asie du Sud et du Sud-Est. Environ 80 % des précipitations d’Asie du Sud sont déversées au cours de cette saison et peuvent provoquer des crues soudaines et destructrices.

Le Bangladesh est l’un des producteurs de riz les plus exposés aux inondations de la région, car il se trouve à l’embouchure des fleuves Gange, Brahmapoutre et Meghna. En juin 2020, les pluies de mousson ont inondé environ 37 % du pays, endommageant quelque 83.000 hectares de rizières, selon le ministère de l’agriculture du Bangladesh. Et l’avenir ne nous réserve guère de répit ; les pluies de mousson en Asie du Sud devraient s’intensifier avec le changement climatique, ont rapporté des chercheurs le 4 juin 2021 dans ‘Science Advances’.

Une situation délicate

Les hauts et les bas de l’eau ne sont pas tout. Le riz pousse généralement mieux dans les endroits où les journées sont chaudes et les nuits plus fraîches. Mais dans de nombreuses régions rizicoles, les températures deviennent trop élevées. Les plants de riz deviennent plus vulnérables au stress thermique pendant la phase intermédiaire de leur croissance, avant qu’ils ne commencent à développer la réserve dans leurs grains. Une chaleur extrême, supérieure à 35˚ C, peut diminuer le nombre de grains en quelques semaines, voire quelques jours. En avril au Bangladesh, deux jours consécutifs à 36˚ C ont détruit des milliers d’hectares de riz.

En Asie du Sud et du Sud-Est, de tels épisodes de chaleur extrême devraient devenir courants avec le changement climatique, ont indiqué des chercheurs en juillet 2021 dans ‘Earth’s Future’. Et il y a d’autres conséquences, moins évidentes, pour le riz dans un monde qui se réchauffe.

L’une des plus grandes menaces est la brûlure bactérienne, une maladie végétale mortelle causée par la bactérie Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Cette maladie, très répandue en Asie du Sud-Est et en progression en Afrique, aurait réduit les rendements de riz jusqu’à 70 % en une seule saison.

[Selon Wikipédia, « Xanthomonas oryzae pathovar oryzae est l’un des deux pathovars rattachés à Xanthomonas oryzae, espèce de protéobactéries, appartenant à la famille des Xanthomonadaceae. Cette bactérie, dont l’hôte principal est le riz (Oryza sativa), est responsable d’une des plus graves maladies du riz, appelée maladie bactérienne du riz (ou bactériose du riz), ou « kresek » en Asie du Sud-Est . Elle est présente dans la plupart des régions rizicoles du monde, à l’exception du bassin méditerranéen2. Dans des conditions favorables à la maladie, les pertes de rendement peuvent atteindre 70 %. Le génome de cette bactérie (souche MAFF 311018) a été séquencé en 2005 par une équipe japonaise. Ce génome, constitué d’un seul chromosome circulaire, a une taille de 4 940 217 pb. Sa structure se caractérise par un grand nombre de gènes effecteurs (avr). Cette bactérie est considérée comme un organisme modèle pour l’analyse de l’interaction plante-pathogène car on en connaît plus de 30 races différentes par leur virulence et que 25 gènes de résistance ont été identifiés chez le riz (dont le génome a également été séquencé)3… - Article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Xanthomonas_oryzae_pv_oryzae ].

Suite de l’article traduit

’Nous savons que plus la température est élevée, plus la maladie s’aggrave’, explique Jan Leach, phytopathologiste à l’université d’État du Colorado à Fort Collins. La plupart des gènes qui aident le riz à lutter contre la bactériose semblent devenir moins efficaces lorsque les températures augmentent, explique-t-elle.

[Voir également : Dr. Jan LEACH lauréate du prix scientifique international Agropolis Fondation Louis Malassis 2019 – « Le Dr Leach est phytopathologiste, lauréate 2019 du prix scientifique international Agropolis Fondation_Louis Malassis. Elle est actuellement doyenne associée à la recherche du College of Agriculture de la Colorado State University (États-Unis) et membre de l’Us National Academy of Science.

Faire pencher la balance : résistance durable à de multiples agents pathogènes – Photo

Si l’on s’attend à ce que la population mondiale augmente de 2,4 milliards de personnes d’ici 35 ans, la production alimentaire mondiale doit augmenter de 70 %. Dans le même temps, 10 à 40 % des principales cultures vivrières sont perdues dans le monde en raison de maladies et de parasites.

Le changement climatique aggrave la situation : l’augmentation des températures environnementales entraîne une augmentation des maladies dans les cultures. Les pertes de riz sont particulièrement dévastatrices en raison de son importance dans les régions souffrant d’insécurité alimentaire.

’Au cours des 30 dernières années, mon groupe de recherche s’est efforcé d’améliorer la quantité et la qualité du riz en comprenant comment le riz résiste aux maladies. Nos travaux ont permis de définir comment les agents pathogènes bactériens provoquent les maladies et comment les plantes se défendent contre les attaques des agents pathogènes tout en subissant d’autres stress, comme les températures élevées. Ces découvertes contribuent à la mise au point d’un riz dont la résistance aux maladies est durable sur le terrain et efficace contre différents types d’agents pathogènes’, déclare le Dr Jan Leach.

Bien qu’initialement efficaces, les gènes de résistance uniques sont fréquemment de courte durée, car les changements dans l’agent pathogène ou l’environnement rendent les gènes de résistance inefficaces. Alors pour développer des variétés de riz résistantes aux maladies, ’les programmes d’amélioration des cultures se sont longtemps concentrés sur l’incorporation de gènes de résistance aux maladies’, ajoute le Dr Leach.

Il est clair que pour réduire les pertes de récoltes dues aux maladies, de nouvelles stratégies étaient nécessaires pour compléter le développement de variétés résistantes.

Pour relever ce défi, le Dr Leach et ses collaborateurs internationaux ont étudié trois questions : ’Premièrement, nous nous sommes demandé pourquoi certains gènes de résistance sont efficaces plus longtemps que d’autres dans les champs. Ce raisonnement a débouché sur un nouveau moyen de prédire la durée d’efficacité des gènes de résistance dans les champs avant le processus long et laborieux nécessaire pour introduire un gène dans des cultures largement utilisées. Deuxièmement, nous avons montré que l’amélioration de la façon dont les plantes réagissent aux agents pathogènes en général (appelée résistance basale ou quantitative) permet d’obtenir une résistance durable et efficace contre plusieurs agents pathogènes. Troisièmement, nous nous sommes demandés pourquoi les plantes sont plus sensibles aux maladies à des températures élevées. En étudiant les effets d’une maladie et d’un stress thermique simultanés, nous avons identifié des gènes qui permettront aux sélectionneurs de cultures d’améliorer la résilience des cultures à des stress combinés de maladies et de températures élevées’, note le Dr Leach. Collectivement, ce travail a fourni des informations, des outils et des ressources qui guident la sélection de la résistance aux maladies.

La réduction des pertes de récoltes dues aux maladies est un élément essentiel de l’amélioration de la sécurité alimentaire mondiale. Très tôt, Jan et son équipe ont compris la complexité des stress simultanés, en montrant que le stress thermique augmente la sensibilité du riz aux maladies et en identifiant les sources de résistance qui sont plus efficaces à des températures élevées. Leur objectif est désormais de développer les informations mécanistes fondamentales nécessaires pour lutter contre les maladies dans un contexte de changement climatique.

Photo - La résolution des grands défis de l’agriculture nécessitera une main-d’œuvre internationale bien formée et bénéficiera de solides collaborations. ’J’ai eu le privilège de former d’excellents chercheurs qui occupent aujourd’hui des postes dans des centres de recherche internationaux, des universités, des industries et des gouvernements. Ces chercheurs, ainsi que de nombreux collaborateurs internationaux d’institutions telles que l’Institut international de recherche sur le riz et l’IRD - Institut de recherche pour le développement (France) - ont contribué aux travaux récompensés par le prix international Malassis. Je suis fier que ces scientifiques extraordinaires poursuivent la quête de la stabilisation de l’agriculture dans un monde confronté à d’énormes défis environnementaux, et j’espère qu’ils apprécient le processus comme je l’ai fait’, déclare le Dr Leach. Source : https://www.agropolis-fondation.fr/Dr-Jan-LEACH-laureate-du-prix-scientifique-international-Agropolis-Fondation?lang=fr ].

Suite de l’article traduit

Et avec le réchauffement de la planète, de nouvelles frontières pourraient s’ouvrir pour les agents pathogènes du riz. Une étude publiée en août dans ‘Nature Climate Change’ suggère qu’avec la hausse des températures mondiales, les plants de riz (et de nombreuses autres cultures) situés à des latitudes septentrionales, comme ceux de la Chine et des États-Unis, seront plus exposés aux infections par des agents pathogènes.

Pendant ce temps, la hausse des températures peut apporter un problème d’arsenic à double tranchant. Dans une étude publiée en 2019 dans ‘Nature Communications’, E. Marie Muehe, bio-géochimiste au Centre Helmholtz pour la recherche environnementale de Leipzig, en Allemagne, qui était alors à l’université de Stanford, a montré que dans les conditions climatiques futures, davantage d’arsenic s’infiltrera dans les plants de riz. Des niveaux élevés d’arsenic augmentent le risque sanitaire lié à la consommation du riz et nuisent à la croissance des plantes.

La dissolution de l’arsenic dans les sols

Lorsqu’elles ont été cultivées dans une serre à des températures supérieures de 5 degrés Celsius à celles de l’ère préindustrielle et à des niveaux élevés de dioxyde de carbone (ce qui représente le climat futur), les variétés de riz californiennes ont absorbé davantage d’un type d’arsenic hautement toxique qui est présent dans le sol : cela a porté les niveaux d’arsenic du riz au-dessus des seuils de sécurité en vigueur sans l’Union européenne.

Taux d’arsenic dans les grains de riz

A gauche : climat actuel – A droite : climat futur

La ligne horizontale est la limite de sécurité pour l’alimentation en vigueur dans l’Union Européenne

a chart showing arsenic in rice under different climate conditions

Credit : E. Otwell - Source : E.M. Muehe et al/Nature Comm.2019

L’arsenic est naturellement présent dans les sols, bien que dans la plupart des régions, l’élément toxique soit présent à des niveaux très faibles. Le riz, cependant, est particulièrement sensible à la contamination par l’arsenic, car il est cultivé dans des conditions inondées. Les rizières manquent d’oxygène et les microbes qui prospèrent dans cet environnement anoxique libèrent l’arsenic du sol. Une fois l’arsenic présent dans l’eau, les plants de riz peuvent l’absorber par leurs racines. De là, l’élément est distribué dans les tissus et les grains des plantes.

Muehe et son équipe ont cultivé une variété de riz californien dans un sol local à faible teneur en arsenic à l’intérieur de serres à climat contrôlé. Selon Muehe, l’augmentation de la température et des niveaux de dioxyde de carbone pour correspondre aux scénarios climatiques futurs a renforcé l’activité des microbes vivant dans les sols des rizières et augmenté la quantité d’arsenic dans les grains. Et surtout, les rendements du riz ont diminué. Dans le sol californien à faible teneur en arsenic, dans les conditions climatiques futures, le rendement du riz a chuté de 16 %.

Selon les chercheurs, les modèles qui prévoient la production future de riz ne tiennent pas compte de l’impact de l’arsenic sur les rendements. Cela signifie, selon M. Muehe, que les projections actuelles surestiment la quantité de riz qui sera produite à l’avenir.

Gérer les besoins en riz

Du haut d’un talus qui borde l’un de ses champs, M. Rystrom regarde l’eau jaillir d’un tuyau, inondant une rizière remplie de plants de riz. ’Pour une année comme celle-ci, nous avons décidé de pomper’, dit-il.

Capable de puiser dans les eaux souterraines, Rystrom n’a laissé qu’environ 10 % de ses champs non cultivés pendant la saison de croissance. ’Si tout le monde pompait dans le sol pour cultiver du riz chaque année’, admet-il, ce ne serait pas viable.

Une méthode largement étudiée et favorable à la sécheresse est le ’mouillage et séchage alternés’, ou inondation intermittente, qui consiste à inonder et à drainer les rizières selon des cycles d’un à dix jours, au lieu de maintenir une inondation constante. Cette pratique permet de réduire la consommation d’eau jusqu’à 38 % sans sacrifier les rendements. Elle permet également de stabiliser le sol pour la récolte et de réduire les niveaux d’arsenic dans le riz en apportant plus d’oxygène dans les sols, ce qui perturbe les microbes qui libèrent l’arsenic. Si elle est bien réglée, elle peut même améliorer légèrement le rendement des cultures.

Mais les avantages de cette méthode en termes d’économie d’eau sont plus importants lorsqu’elle est utilisée sur des sols très perméables, comme ceux de l’Arkansas et d’autres régions du Sud des États-Unis, qui ont normalement besoin de beaucoup d’eau pour rester inondés, explique Bruce Linquist, spécialiste du riz à l’Université de ‘Californie Cooperative Extension’. Les sols riches en argile de la vallée de Sacramento ne se drainent pas bien, de sorte que les économies d’eau dans les exploitations de Rystrom sont minimes ; il n’utilise pas cette méthode.

La construction de digues, de systèmes de canaux et de réservoirs peut également aider les agriculteurs à atténuer la volatilité du cycle de l’eau. Mais pour certains, la solution aux problèmes climatiques du riz réside dans l’amélioration de la plante elle-même.

Photo - Peter Rystrom (à gauche), riziculteur de quatrième génération, en compagnie de son grand-père Don Rystrom (au milieu) et de son père Steve Rystrom (à droite).CALIFORNIA RICE COMMISSION, BRIAN BAER

De meilleures souches génétiques de riz

La plus grande collection de riz du monde est stockée près du bord sud de Laguna Bay aux Philippines, dans la ville de Los Baños. La banque de gènes internationale du riz, gérée par l’IRRI, contient plus de 132.000 variétés de semences de riz provenant de fermes du monde entier.

À leur arrivée à Los Baños, ces semences sont séchées et traitées, puis placées dans des sacs en papier et placées dans deux installations de stockage - l’une refroidie à une température de 2˚ à 4˚ C d’où les semences peuvent être facilement retirées, et l’autre réfrigérée à -20˚ C pour un stockage à long terme. Pour plus de sécurité, les semences de réserve sont conservées au ‘National Center for Genetic Resources Preservation’ de Fort Collins, au Colorado, et au ‘Svalbard Global Seed Vault’, situé dans une montagne en Norvège.

Tout cela a pour but de protéger la biodiversité du riz et d’amasser un trésor de matériel génétique qui pourra être utilisé pour sélectionner les futures générations de riz. Les agriculteurs n’utilisent plus un grand nombre des variétés conservées, préférant opter pour de nouvelles races à haut rendement ou plus robustes. Néanmoins, des solutions aux problèmes liés au climat pourraient se cacher dans l’ADN de ces anciennes souches. ’Les scientifiques sont toujours en train d’examiner cette collection pour voir si l’on peut découvrir des gènes qui ne sont pas utilisés actuellement’, explique Ronald, de l’UC Davis. ’C’est ainsi que le Sub1 a été découvert’.

Photo - Plus de 132.000 variétés de semences de riz remplissent les étagères de la banque de gènes internationale du riz, dont le climat est contrôlé. Les sélectionneurs du monde entier peuvent utiliser ces semences pour développer de nouvelles souches de riz résistantes au climat. IRRI/FLICKR (CC BY-NC-SA 2.0)

Le gène Sub1 permet aux plants de riz de supporter des périodes prolongées complètement immergés sous l’eau. Il a été découvert en 1996 dans une variété traditionnelle de riz cultivée dans l’État indien d’Orissa et, grâce à la sélection, il a été incorporé dans des variétés cultivées dans des régions inondables d’Asie du Sud et du Sud-Est. Ces variétés, appelées ’riz scuba’, peuvent survivre pendant plus de deux semaines entièrement submergées, une aubaine pour les agriculteurs dont les champs sont vulnérables aux crues soudaines.

Certains chercheurs ne se limitent pas à la variabilité génétique conservée dans les banques de gènes du riz, mais recherchent plutôt des gènes utiles provenant d’autres espèces, notamment des plantes et des bactéries. Mais l’insertion de gènes d’une espèce dans une autre, ou modification génétique, reste controversée. L’exemple le plus célèbre de riz génétiquement modifié est le riz doré, qui se voulait une solution partielle à la malnutrition infantile. Les grains de riz doré sont enrichis en bêta-carotène, un précurseur de la vitamine A. Pour créer ce riz, les chercheurs ont épissé un gène provenant d’une jonquille et un autre d’une bactérie dans une variété de riz asiatique.

Trois décennies se sont écoulées depuis sa mise au point initiale, et seule une poignée de pays a jugé le riz doré propre à la consommation. Le 23 juillet 2021, les Philippines sont devenues le premier pays à approuver la production commerciale du riz doré. Abdelbagi Ismail, scientifique principal à l’IRRI, attribue cette lenteur à la perception du public et aux intérêts commerciaux opposés aux organismes génétiquement modifiés (OGM) (SN : 2/6/16, p. 22).

À l’avenir, il sera crucial que les pays adoptent le riz génétiquement modifié (OGM), selon Ismail. Les nations en développement, en particulier celles d’Afrique qui deviennent de plus en plus dépendantes de cette culture, bénéficieraient grandement de cette technologie, qui pourrait produire de nouvelles variétés plus rapidement que la sélection et pourrait permettre aux chercheurs d’incorporer des traits dans les plants de riz que la sélection conventionnelle ne peut pas faire. Si le riz doré était accepté dans le monde entier, il pourrait ouvrir la voie à de nouvelles variétés génétiquement modifiées, résistantes au climat et aux maladies, explique Ismail. ’Cela prendra du temps’, dit-il. ’Mais cela arrivera’.

Le changement climatique est une bête à plusieurs têtes, et chaque région rizicole sera confrontée à son propre ensemble de problèmes. La résolution de ces problèmes nécessitera une collaboration entre les agriculteurs locaux, les responsables gouvernementaux et la communauté internationale des chercheurs.

’Je veux que mes enfants puissent avoir leur chance dans ce domaine’, déclare M. Rystrom. ’Vous devez faire beaucoup plus que simplement cultiver du riz. Il faut penser aux générations à venir.’

Un riz résilient au climat

Pour que les bols de riz du monde entier restent pleins, les chercheurs sélectionnent de nouvelles variétés de riz capables de résister à des stress tels que la sécheresse, les inondations et le sel.

Sahbhagi Dhan : Les variétés de riz traditionnelles mettent 120 à 150 jours pour être récoltées et nécessitent quatre irrigations. Sahbhagi Dhan est une variété tolérante à la sécheresse, récoltée après 105 jours et seulement deux irrigations. Dans des conditions normales, elle produit environ deux fois plus de riz (quatre à cinq tonnes métriques par hectare) que les autres variétés locales en Inde. En cas de sécheresse, elle produit une à deux tonnes par hectare, alors que les variétés locales n’en produisent aucune.

Photo - Le riz scuba contient un gène qui permet à la plante de survivre plusieurs jours sous l’eau, ce qui est important pour les régions qui subissent des inondations. IRRI/FLICKR (CC BY-NC-SA 2.0)

Le riz scaphandre : Sub1, un gène de tolérance à la submersion, a été sélectionné dans des variétés de riz scuba. Le riz meurt normalement après trois ou quatre jours d’immersion totale - de nombreuses variétés s’épuisent à mourir en essayant de remonter rapidement à la surface de l’eau. Les variétés Sub1 (illustrées), cependant, s’abstiennent de cette poussée de croissance frénétique, et peuvent résister à plus de deux semaines sous l’eau, capables de survivre aux inondations soudaines de la mousson d’été.

Riz tolérant au sel : Obtenues par l’insertion d’une zone du génome appelée Saltol, les variétés de riz tolérantes au sel sont mieux à même de réguler la quantité d’ions sodium, toxiques en grande quantité, dans leurs tissus. Le Saltol a été incorporé dans des variétés à haut rendement dans le monde entier.

Une version de cet article est parue dans le numéro du 25 septembre 2021 de la revue ‘Science News’.

Citations

T.M. Chaloner et al. Plant pathogen infection risk tracks global crop yields under climate change. Nature Climate Change. Vol. 11. Aug. 5, 2021. doi : 10.1038/s41558-021-01104-8

S.C. Clemens et al. Remote and local drivers of Pleistocene South Asian summer monsoon precipitation : A test for future predictions. Science Advances. Vol. 7. June 4, 2021. doi : 10.1126/sciadv.abg3848

A.S. Alisjahbana and D.L. Jock Hoi. Ready for the Dry Years : Building resilience to drought in South-East Asia (2nd edition). United Nations (Economic and Social Commission for Asia and the Pacific) and the Association of Southeast Asian Nations. 2021.

E.M. Muehe et al. Rice production threatened by coupled stresses of climate and soil arsenic. Nature Communications. Vol. 10. Nov. 1, 2019. doi : 10.1038/s41467-019-12946-4.

D.L. Swain et al. Increasing precipitation volatility in twenty-first-century California. Nature Climate Change. Vol. 8. April 23, 2018. doi : 10.1038/s41558-018-0140-y

About Nikk Ogasa – Photo - Nikk Ogasa was a summer 2021 science writer intern. He has a master’s degree in geology from McGill University, and a master’s degree in science communication from the University of California, Santa Cruz. He lives in Santa Cruz, Calif.

À propos de Nikk Ogasa - Nikk Ogasa a été stagiaire comme rédacteur scientifique pendant l’été 2021. Il est titulaire d’une maîtrise en géologie de l’Université McGill et d’une maîtrise en communication scientifique de l’Université de Californie à Santa Cruz. Il vit à Santa Cruz, en Californie.

Articles apparentés :

Plants- So Sproutish : Anti-aging gene for plants gives drought protectionBy Susan Milius November 28, 2007

EarthMixing trees and crops can help both farmers and the climateBy Jonathan Lamber tJuly 14, 2021

PlantsWater-saving grainBy Patrick Barry September 26, 2007

Source : https://www.sciencenews.org/article/rice-agriculture-feeds-world-climate-change-drought-flood-risk

Science News

Retour au début du dossier

Compléments sur la toxicité de l’arsenic et ses pollutions

Toxicité de l’arsenic et ses pollutions – Document de l’Organisation Mondiale de la santé (OMS) - 15 février 2018 - English العربية 中文 Русский Español

Principaux faits

• L’arsenic est naturellement présent à des concentrations élevées dans les eaux souterraines d’un certain nombre de pays.
• Il est très toxique sous forme inorganique.
• Sa présence dans les eaux contaminées utilisées pour la boisson, la préparation des aliments et l’irrigation constitue la plus forte menace pour la santé publique.
• L’exposition prolongée à l’arsenic dans l’eau de boisson et les aliments peut provoquer des cancers et des lésions cutanées. Un lien a aussi été établi avec les maladies cardiovasculaires et le diabète. On a aussi attribué à l’exposition in utero et au cours de la petite enfance des effets négatifs sur le développement cognitif et un nombre plus élevé de décès chez les jeunes adultes.
• La mesure la plus importante dans les communautés touchées consiste à prévenir l’exposition à l’arsenic en fournissant une eau sûre.
  Sources d’exposition

L’arsenic est un élément naturel de la croûte terrestre et il est largement présent dans l’environnement, que ce soit dans l’air, dans l’eau ou dans la terre. Il est très toxique sous forme inorganique.

Les populations s’exposent à des niveaux élevés d’arsenic inorganique en buvant de l’eau contaminée, en l’utilisant pour préparer les repas, irriguer les cultures, au cours des procédés industriels, en mangeant des aliments contaminés et en fumant du tabac.

L’exposition prolongée à l’arsenic inorganique, principalement en buvant de l’eau contaminée ou en mangeant des aliments préparés avec cette eau ou provenant de cultures irriguées avec des eaux riches en arsenic, peut entraîner une intoxication chronique. Les lésions et les cancers de la peau en sont les effets les plus caractéristiques.

Eau de boisson et alimentation

La plus grande menace de l’arsenic pour la santé publique provient des eaux souterraines contaminées. L’arsenic inorganique est naturellement présent à des teneurs élevées dans les eaux souterraines d’un certain nombre de pays, parmi lesquels l’Argentine, le Bangladesh, le Chili, la Chine, les États-Unis d’Amérique, l’Inde et le Mexique. Les sources d’exposition sont l’eau de boisson, les cultures irriguées par de l’eau contaminée et les aliments préparés avec ces eaux.

Dans l’alimentation, l’arsenic peut provenir des poissons, crustacés et coquillages, de la volaille, des produits laitiers et des céréales, mais l’exposition est alors en général plus faible qu’avec les eaux souterraines contaminées. Dans les produits de la mer, on retrouve principalement l’arsenic sous forme organique, moins toxique.

Procédés industriels

Dans l’industrie, l’arsenic entre dans les alliages, ainsi que dans la production du verre, de pigments, de textiles, du papier, d’adhésifs métalliques, de conservateurs pour le bois et de munitions. On s’en sert également pour le tannage et, jusqu’à un certain point, dans les pesticides, les additifs alimentaires et les produits pharmaceutiques.

Tabac

Les fumeurs peuvent également s’exposer à l’arsenic inorganique naturel contenu dans le tabac, car les plants absorbent cet élément quand il est présent dans les sols. De plus, dans le passé, le risque de forte exposition était bien plus élevé avec le traitement des plants par des insecticides à l’arséniate de plomb.

Effets sur la santé

On trouve l’arsenic sous forme inorganique ou organique. Les composés inorganiques (comme ceux qui sont présents dans l’eau) sont très toxiques, tandis que les composés organiques (comme ceux dans les produits de la mer) sont moins nocifs pour la santé.

Effets aigus

Les symptômes immédiats d’une intoxication aiguë à l’arsenic se manifestent par des vomissements, des douleurs abdominales et une diarrhée. On observe ensuite un engourdissement et des fourmillements dans les extrémités, des crampes musculaires et, dans les cas extrêmes, le décès.

Effets à long terme

Les premiers symptômes d’une exposition prolongée à des teneurs élevées en arsenic inorganique (par exemple dans l’eau de boisson et les aliments) s’observent en général sur la peau, avec des modifications de la pigmentation, des lésions cutanées et des plaques rugueuses sur la paume des mains et la plante des pieds (hyperkératose). Il faut au minimum une exposition d’une durée de cinq ans pour les voir apparaître et ils peuvent être annonciateurs d’un cancer de la peau.

En plus du cancer de la peau, l’exposition prolongée peut également provoquer des cancers de la vessie et des poumons. Le Centre international de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé l’arsenic et ses composés dans les produits cancérogènes pour l’homme et il a également déclaré que l’arsenic dans l’eau de boisson est cancérogène pour l’homme.

Les autres effets indésirables pour la santé qu’on peut associer à une ingestion prolongée d’arsenic inorganique sont les suivants : effets sur le développement, neurotoxicité, diabète, atteintes pulmonaires et atteintes cardiovasculaires. En particulier, l’infarctus du myocarde induit par l’arsenic peut être une cause importante de surmortalité.

On associe également l’arsenic à des issues défavorables de la grossesse et à la mortalité du nourrisson, avec des impacts sur la santé de l’enfant,1 et certaines données semblent évoquer des effets négatifs sur le développement cognitif.

Ampleur du problème

La présence de l’arsenic dans les eaux souterraines est un problème courant et, dans un certain nombre de régions, il y a une contamination importante des eaux de boisson.

L’arsenic a beaucoup attiré l’attention au Bangladesh depuis qu’on a reconnu dans les années 90 sa présence généralisée dans les eaux des puits du pays. Depuis lors, des progrès importants ont été accomplis et le nombre des personnes exposées à des teneurs en arsenic dépassant les normes de qualité du Bangladesh pour l’eau de boisson a baissé d’environ 40%. Malgré ces efforts, on estime que 20 et 45 millions d’habitants de ce pays ont un risque d’être exposés à des concentrations en arsenic supérieures à la norme nationale de 50 μg/litre et à la directive de l’OMS de 10 μg/litre respectivement.2.

Les signes et symptômes dus à une forte exposition prolongée à l’arsenic varie selon les individus, les groupes de population et les zones géographiques. Il n’y a donc pas de définition universelle de la maladie causée par l’arsenic, ce que complique l’évaluation de la charge de morbidité qui lui est due.

De même, il n’y a pas de méthodes pour faire la distinction entre les cas de cancer dus à l’arsenic et ceux induits par d’autres facteurs. Par conséquent, on n’a pas d’estimation fiable de l’ampleur du problème dans le monde.

En 2010, le Comité mixte FAO/OMS d’experts des additifs alimentaires (JEFCA) a réévalué les effets de l’arsenic sur la santé humaine, en prenant en compte de nouvelles données. Il a conclu que, dans certaines régions du monde où les concentrations en arsenic inorganique dans l’eau de boisson dépassent les 50–100 μg/litre, des effets indésirables semblent avérés. Dans d’autres, où les teneurs de l’eau en arsenic sont élevées (10–50 μg/litre), il a conclu que, s’il y a bien une possibilité d’effets indésirables, ceux-ci auraient une faible incidence rendant difficile la détection dans les études épidémiologiques.

Prévention et lutte

Dans les communautés affectées, la mesure de prévention la plus importante consiste à mettre fin à l’exposition à l’arsenic en les alimentant en eau potable pour la boisson, la préparation des aliments et l’irrigation des cultures. Il existe un certain nombre d’options pour réduire la teneur de l’eau en arsenic.

• Remplacement des sources riches en arsenic, comme les eaux souterraines, par des sources pauvres en arsenic et microbiologiquement sûres, comme l’eau de pluie et les eaux de surface traitées. Ces eaux pauvres en arsenic peuvent être utilisées pour la boisson, la préparation des repas et l’irrigation, tandis que les autres peuvent servir à d’autres usages, comme les bains ou le lavage des vêtements.
• Faire la distinction entre les sources riches et pauvres en arsenic. Par exemple, établir les teneurs de l’eau en arsenic et peindre les puits tubulaires ou les pompes manuelles avec des couleurs différentes. Ce peut être un moyen efficace et peu coûteux de faire baisser rapidement l’exposition à l’arsenic s’il s’accompagne de campagnes efficaces d’éducation.
• Diluer les eaux riches avec des eaux pauvres en arsenic pour parvenir à une concentration acceptable.
• Installer des systèmes d’élimination de l’arsenic, soit centralisés, soit à usage domestique, et veiller à l’élimination convenable de l’arsenic qui a été retiré. On peut l’éliminer par oxydation, coagulation-précipitation, absorption, échange d’ions et par des techniques membranaires. Il existe un nombre croissant d’options efficaces et peu coûteuses pour éliminer l’arsenic dans une alimentation en eau à usage ménager, bien qu’on manque de données factuelles sur l’efficacité de l’utilisation de ces systèmes pendant une période prolongée.
  Les mesures à plus long terme imposent de réduire également les expositions professionnelles inhérentes aux procédés industriels.

L’éducation et l’engagement des communautés sont des facteurs cruciaux pour garantir le succès des interventions. Les membres des communautés doivent comprendre les risques de l’exposition à de fortes concentrations d’arsenic, les causes de cette exposition, y compris l’absorption dans les cultures (par exemple le riz) à partir des eaux d’irrigation et l’absorption dans les aliments à partir de l’eau de cuisson.

Il faut également contrôler dans les populations à haut risque l’apparition des signes précoces d’intoxication, en général des problèmes cutanés.

Action de l’OMS

L’arsenic est pour l’OMS l’un des dix produits chimiques d’importance majeure pour la santé publique. Son action pour réduire l’exposition comprend la fixation de valeurs guides, l’examen des données factuelles et la publication de recommandations pour la gestion du risque. Elle publie une valeur guide pour l’arsenic dans ses Directives de qualité pour l’eau de boisson. Celles-ci ont pour but de servir de base à la réglementation et à l’établissement de normes dans le monde entier.

La limite actuellement recommandée pour l’arsenic dans l’eau potable est fixée à 10 μg/litre, bien que cette valeur soit provisoire en raison des difficultés de dosage et des complications pratiques pour l’éliminer de l’eau potable. Lorsqu’il est difficile d’atteindre la valeur guide, les États Membres peuvent prendre pour normes des valeurs plus élevées en tenant compte des circonstances locales, des ressources et des risques provenant de sources pauvres en arsenic mais ayant une contamination microbiologique.

Le Programme commun OMS/UNICEF de suivi de l’approvisionnement en eau et de l’assainissement suit les progrès accomplis pour atteindre les cibles mondiales concernant l’eau potable. Au titre du Programme de développement durable à l’horizon 2030, l’indicateur proposé sur les « services d’alimentation en eau potable gérés en toute sécurité » demande de suivre la population ayant accès à de l’eau potable non contaminée par les matières fécales et certains contaminants chimiques prioritaires, dont l’arsenic.

(1) Association of arsenic with adverse pregnancy outcomes/infant mortality : a systematic review and meta-analysis.
Quansah R, Armah FA, Essumang DK, Luginaah I, Clarke E, Marfoh K, et al. Environ Health Perspect. 2015 ;123(5):412-21.

(2) Arsenic in tube well water in Bangladesh : health and economic impacts and implications for arsenic mitigation.
Flanagan, SV, Johnston RB and Zheng Y (2012). Bull World Health Organ 90:839-846.

Focus : Directives de qualité pour l’eau de boisson de l’OMS
Publication : Sécurité sanitaire et qualité de l’eau

Réglementation de la qualité de l’eau de boisson

Autres ressources sur l’eau

Salubrité de l’environnement

Principaux repères : Eau 15 juin 2019

Liens : Arsenic - en anglais Programme de l’OMS

Évalutation concernant l’arsenic - en anglais - Comité mixte FAO/OMS d’experts des additifs alimentaires (JEFCA)

À propos de l’OMS –

Covid-19 : Le monde dans une « phase dangereuse » selon l&#39 ;Oms - Arriyada

Privacy Legal Notice © 2021 - WHO – Source : https://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/arsenic

Autres sources d’information :

Pollution à l’arsenic dans l’Aude : de nouveaux tests ...https://www.lemonde.fr › Planète

Haute Autorité de Santé - Sols pollués par l’arsenichttps://www.has-sante.fr › jcms › sols-pollues-par-l-arse... – « 15 juil. 2020 — L’exposition prolongée à l’arsenic peut être à l’origine de différents effets toxiques sur la santé…

L’arsenic dans l’atmosphère : un problème trop souvent ignoréhttps://www.futura-sciences.com › Planète › Actualités9 juin 2020 —

Annexe 63 - L’ARSENIC DANS LES EAUX DE BOISSON - La ...https://www.senat.fr › rap -L’exemple le plus connu de pollution historique est la pollution de Salsigne

Pollution dans l’Aude : En plus de l’arsenic, des métaux lourds ...ttps ://www.20minutes.fr › planete › 2886111-202010... -16 oct. 2020 — « Effectivement, 100 % des personnes testées ont un ou plusieurs éléments toxiques “A surveiller” ou “A risque” autre que l’arsenic....

Arsenic et risque de cancerhttps://www.cancer-environnement.fr › 335-Arsenic.ce.... -11 déc. 2018 — L’exposition à l’arsenic par inhalation ou ingestion d’eau contaminée ... La forme inorganique de l’arsenic est beaucoup plus toxique...

Une plante exceptionnelle contre l’arsenic - Publié par Isabelle le 30/08/2021 à 13:00 - Source : Université de Montréal – Document ‘techno-science.net’

Pollution arsenic sols contaminés phytochélatines 

La pollution des sols par l’arsenic est un problème mondial, car la nature extrêmement toxique de ce composé entraîne des risques importants pour la santé humaine et l’environnement.

Photo - Le lupin blanc [L. albus] est l’une de ces espèces tolérantes à l’arsenic qui est étudiée pour son potentiel de contribution à l’assainissement durable des sols. Crédit : Getty

Au Canada, il existe plus de 7.000 lieux contaminés par des métaux tels que l’arsenic qui sont considérés comme ’très préoccupants’ par le gouvernement. Cette contamination est principalement le résultat d’opérations minières passées et récentes et de l’entreposage de bois traité, qui ont laissé leur marque sur l’environnement avec des niveaux d’arsenic dans le sol pouvant être jusqu’à 1000 fois supérieurs aux limites sanitaires réglementaires.

Une façon novatrice de restaurer les sols contaminés par l’arsenic est d’exploiter les mécanismes présents chez certaines espèces de plantes qui leur permettent de tolérer des taux élevés de métaux dans le sol.

’Le lupin blanc [L. albus] est l’une de ces espèces tolérantes à l’arsenic qui est étudiée pour son potentiel de contribution à l’assainissement durable des sols, explique Adrien Frémont, auteur principal de l’étude et doctorant en sciences biologiques à l’Université de Montréal. Les mécanismes en jeu dans la tolérance à l’arsenic chez le lupin blanc sont certainement liés à la libération de composés chimiques naturels directement dans le sol par les racines, mais la nature de ces composés est inconnue et difficile à étudier en raison de la complexité des interactions souterraines.’

Les adaptations chimiques des racines : un continent à découvrir

Photo - Pour cette étude, l’équipe a conçu un système original utilisant des pochettes en nylon placées dans le sol près des racines afin de capter les molécules exsudées par le lupin sans endommager le système racinaire.

Pour cette étude, l’équipe a conçu un système original utilisant des pochettes en nylon placées dans le sol près des racines afin de capter les molécules exsudées par le lupin sans endommager le système racinaire. Le mélange hétérogène de molécules recueillies à partir de ces pochettes a ensuite été analysé à l’aide de techniques avancées (métabolomique) pour identifier les composés libérés par les racines de lupin en réponse à des concentrations élevées d’arsenic.

Certaines de ces molécules, les phytochélatines, sont capables de neutraliser les métaux en formant des complexes et sont connues pour leurs fonctions de protection interne face au stress métallique. Toutefois, les phytochélatines n’avaient jamais été mises au jour en tant que composés exsudés dans des sols pollués.

’Nous sommes vraiment ravis de voir comment le fait d’intégrer de nouvelles approches d’échantillonnage sol-racine avec des outils avancés de métabolomique peut donner lieu à de telles découvertes, souligne le doctorant. Nous savons que les plantes peuvent modifier radicalement les propriétés du sol et ainsi transformer ou stopper la pollution des sols, mais la chimie qui sous-tend ces mécanismes, et en particulier la composition et la fonction des composés exsudés, reste un continent à découvrir.’

Des racines qui modifient directement les sols pollués

Photo de Nicholas Brereton

Les prochaines étapes de recherche s’orientent vers une analyse plus détaillée de l’environnement chimique et biologique à l’interface sol-racine, visant à explorer les différences entre espèces végétales, les interactions avec les microorganismes et les effets de la contamination des sols par un mélange de polluants.

Comme le mentionne le professeur de sciences biologiques de l’UdeM Nicholas Brereton, qui a dirigé cette étude : ’Il peut être très difficile d’étudier les interactions complexes qui ont lieu dans la fine couche de sol entourant les racines, mais ces résultats sont gratifiants, puisqu’ils nous indiquent que des mécanismes sont présents chez certaines plantes pour faire face à ce type de pollution. Bien que nous commencions à peine à gratter la surface de ces interactions souterraines, à mesure que nous en apprendrons davantage, nous pourrons potentiellement utiliser ces stratégies naturelles pour améliorer la santé des sols et aider à atténuer certains des dommages environnementaux causés par l’humain parmi les plus persistants.’

Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires ! > Actualité technologique et scientifique

http://techno-science.net/graphisme/Logo/Logo-TSnet-bleu-moyen-200x100.png

Source : https://www.techno-science.net/actualite/plante-exceptionnelle-contre-arsenic-N21163.html

Retour au début du dossier

Traduction, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 25/09/2021

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIAS Climat Agriculture Alimentation Riz Arsenic.2.docx

Mis en ligne par le co-rédacteur Pascal Paquin du site inter-associatif, coopératif, gratuit, sans publicité, indépendant de tout parti, géré par Yonne Lautre : https://yonnelautre.fr - Pour s’inscrire à nos lettres d’info > https://yonnelautre.fr/spip.php?breve103

http://yonnelautre.fr/local/cache-vignettes/L160xH109/arton1769-a3646.jpg?1510324931

— -