Dans le désert le plus aride du monde, des plantes détiennent peut-être la clé de l'agriculture de demain

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Dans les hauteurs du désert d'Atacama au Chili, des plantes résistent à des conditions extrêmes. Comment font-elles ? Et peut-on utiliser leurs "super-pouvoirs" pour cultiver de nouvelles variétés de plantes plus résistantes à la sécheresse ?

À plus de 3 000 mètres d'altitude dans l'Atacama (Chili), le désert le plus sec de la planète, des dizaines d'espèces végétales prospèrent sous un soleil implacable, avec presque aucune eau et des sols quasiment dépourvus de nutriments. Des conditions qui tueraient n'importe quelle plante cultivée en France. Pourtant, ces espèces tiennent bon, génération après génération. Des chercheurs ont décidé de comprendre comment ces plantes dites extrêmophiles sont capables de résister à ces stress et comment on pourrait en tirer profit pour l'agriculture aujourd'hui soumise à des conditions climatiques de plus en plus extrêmes.

Dans le cadre du doctorat de Thomas Dussarrat, les équipes de Rodrigo Gutierrez, chercheur chilien spécialisé dans les plantes extrémophiles depuis près de 15 ans, et d'Yves Gibon, spécialiste du métabolisme des plantes à INRAE Bordeaux, se sont intéressées au pouvoir secret des plantes du désert. L'équipe chilienne s'est lancée dans une enquête botanique en allant directement sur le terrain dans le désert d'Atacama. Elle y a collecté et étudié une trentaine d'espèces de diverses familles botaniques poussant dans ce milieu hostile. De retour au laboratoire, elle a étudié les séquences d'ARN de ces plantes, reflet de l'expression des gènes. De son côté, l'équipe bordelaise a mesuré les caractéristiques métaboliques de ces plantes, puis les a comparées à celles de plantes apparentées que l'on trouve en zone tempérée. Ces travaux ont permis d'identifier des groupes de gènes et de métabolites communs aux différentes espèces de l'Atacama et qui pourraient expliquer leurs capacités d'adaptation hors norme.

La signalisation redox : un mécanisme clé chez les plantes extrémophiles ?

Ces groupes de gènes et de métabolites sont entre autres associés à la tolérance aux rayonnements intenses, au stress thermique, à l'élimination des espèces réactives de l'oxygène ainsi qu'à la réparation de l'ADN. Ces molécules sont liées en particulier à un mécanisme biologique fondamental : la signalisation redox. Et c'est là que Laurence Lejay, directrice de recherche INRAE à l'Institut des sciences des plantes de Montpellier (IPSIM), rentre en jeu. Spécialiste de la nutrition azotée des plantes, elle s'intéresse aux mécanismes de signalisation redox qui permettent aux plantes d'adapter la nutrition azotée aux contraintes environnementales. « Ce mécanisme est lié à la présence d'oxygène dans notre environnement. Lorsqu'un organisme, végétal ou animal, est exposé à un stress comme la chaleur ou la sécheresse, ses cellules produisent des molécules réactives de l'oxygène qui vont interférer avec l'ADN ou les lipides des cellules. Ce sont par exemple ces molécules qui provoquent chez nous le vieillissement cutané ou les taches de peau sous l'effet des UV. La signalisation redox permet de protéger les organismes de ces molécules réactives de l'oxygène ». Et pour des stress limités cela peut également avoir des impacts bénéfiques, comme par exemple sur la croissance de la plante en favorisant l'absorption du nitrate du sol. C'est précisément ce mécanisme que semblent avoir perfectionné les plantes de l'Atacama. Elles ne sont pas « stressées » au sens biologique du terme : elles se sont adaptées au point que leur environnement extrême est devenu leur environnement normal. Leur signalisation redox, particulièrement efficace, leur permet de tirer parti de conditions qui paralyseraient d'autres plantes.

De l'Atacama aux champs européens : croiser les génomes pour créer la tomate de demain

Et si l'on transposait cette capacité des plantes extrêmophiles à vivre dans des conditions de chaleur et de sècheresse à nos plantes cultivées en Europe ? Parmi les espèces étudiées figure une tomate sauvage chilienne, Solanum chilense, suffisamment proche génétiquement de la tomate que nous mangeons, Solanum lycopersicum, pour être croisée avec elle. Une proximité génétique qui permet aux chercheurs de s'appuyer sur des techniques de sélection classique, en introduisant un patrimoine génétique naturellement résistant.

Des graines rapportées du désert ont été transmises à l'entreprise Gautier Semences, entreprise avignonnaise spécialisée dans la sélection végétale. Ils ont fait pousser ces plantes et début 2025, le génome de 3 plants individuels a été séquencé, une étape clé pour identifier les marqueurs génétiques liés à la résistance. Les croisements entre la tomate sauvage et la tomate cultivée sont désormais à l'étude. Le principal défi technique : synchroniser les périodes de floraison des 2 espèces, qui ne fleurissent pas naturellement au même moment.

Une fois ce verrou levé, l'objectif est d'obtenir des descendants combinant la robustesse de la plante chilienne et les qualités agronomiques de la tomate de table française. Les marqueurs génétiques identifiés permettront ensuite d'accélérer la sélection dans les générations suivantes, en repérant rapidement les meilleurs candidats.

Au-delà de la tomate, c'est tout un modèle de recherche qui se dessine : partir des solutions que la nature a déjà inventées dans ses milieux les plus extrêmes, en comprendre les mécanismes moléculaires, puis les réintroduire dans les cultures agricoles de nos latitudes. Une approche précieuse à mesure que les sécheresses et les vagues de chaleur s'intensifient en Europe.

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