Protection des cultures inspirée de la nature


Alors que les régulateurs cherchent à limiter l’utilisation de nombreux produits chimiques synthétiques de protection des cultures, des alternatives dérivées ou inspirées de la biologie offrent la promesse de substituts potentiellement plus sûrs et plus respectueux de l’environnement.

La Commission européenne a proposé cet été de réduire de moitié l’utilisation des pesticides de synthèse dans l’UE d’ici 2030. S’il est accepté, un cadre d’application obligerait les agriculteurs et les jardiniers à envisager d’autres moyens de lutte contre les ravageurs – tels que les insectes prédateurs, les microbes ou les substances extraites ou copiées à partir de sources naturelles – avec des pesticides de synthèse en dernier recours.

Pourtant, l’industrie du biocontrôle se plaint que le système de réglementation n’est pas bien mis en place pour traiter de tels produits. Cela entraîne des retards excessifs dans leur mise sur le marché, malgré la demande des producteurs et des décideurs.

Innovations volatiles

Les phéromones d’insectes sont parmi les agents de lutte biologique les plus populaires et les plus établis, certains étant utilisés depuis les années 1960. Beaucoup sont des esters volatils que les papillons femelles émettent en faibles concentrations pour attirer les mâles.

Les versions synthétiques peuvent être lentement libérées pour attirer les papillons mâles dans des pièges – soit pour surveiller leur présence, soit pour les piéger et les tuer. Une autre stratégie consiste à libérer des concentrations suffisamment élevées pour confondre les mâles, les empêchant de localiser les femelles. “Vous ne tuez pas réellement l’insecte, mais vous diffusez plutôt les phéromones naturelles de l’insecte pour perturber l’accouplement”, explique Corey Huck, responsable des produits biologiques chez Syngenta.

Huck suggère que, en particulier pour les papillons de nuit et leurs chenilles, il est nécessaire de proposer de nouvelles approches pour compléter les produits chimiques synthétiques vieillissants. Les stratégies modernes de lutte intégrée contre les ravageurs (IPM) combinent des phéromones et d’autres méthodes de contrôle avec des pulvérisations synthétiques.

«Les phéromones pour contrôler et surveiller les ravageurs ont considérablement augmenté au cours des dix dernières années», explique Sam Jones, directeur scientifique de la société britannique International Pheromone Systems (IPS), ajoutant qu’il s’agit principalement de phéromones sexuelles. Les ravageurs cibles importants pour les IPS comprennent les carpocapses de la pomme dans les vergers, les mineuses de la tomate et, plus récemment, la pyrale du buis qui se propage rapidement à travers les haies de jardin et les topiaires dans le nord de l’Europe. Plus tôt cette année, Syngenta a lancé de nouveaux produits à base de phéromones contre le foreur du riz en Indonésie et contre le papillon européen de la vigne en France.

Mais il y a aussi de nouvelles stratégies. Jones a récemment ajouté un ester de poire, utilisé par les carpocapses femelles pour localiser les plantes pour la ponte, à la phéromone sexuelle. Ce cocktail a attrapé des papillons mâles et femelles et a montré une attraction multipliée par cinq lors de tests au Royaume-Uni, en Australie et en Nouvelle-Zélande. IPS a également développé un leurre chimique pour le hanneton des jardins, qui peut tuer les fraises et les jeunes légumes, en utilisant les substances volatiles libérées par les fleurs.

Une autre option consiste à trouver des substances volatiles que les plantes produisent lorsqu’elles sont attaquées par des insectes pour attirer leurs prédateurs. IPS teste le salicylate de méthyle, une odeur de menthe produite par de nombreuses plantes, avec des producteurs commerciaux de framboises au Royaume-Uni. «Nous avons montré que nous pouvions attirer plus de syrphes, plus de chrysopes, plus d’insectes pirates et plus de guêpes parasites sur la culture. C’est très efficace », déclare Jones. Ils doivent montrer maintenant que cette approche attire suffisamment de prédateurs pour lutter contre les ravageurs tels que les thrips et les pucerons.

Anticorps de lama

Alors que les phéromones peuvent bien fonctionner contre les insectes, d’autres ravageurs nécessitent des approches différentes. Biotalys – une start-up biotechnologique basée à Gand, en Belgique – développe des produits basés sur les anticorps particulièrement petits des camélidés. Ces “nanocorps” particuliers ont été découverts à l’Institut flamand de biotechnologie en Belgique et développés pour des applications pharmaceutiques par la spin-out Ablynx (qui fait maintenant partie de Sanofi). La technologie a maintenant également été concédée sous licence à Biotalys pour des utilisations agricoles.

Evoca, le produit phare de la société, est un bio-fongicide, initialement développé pour les raisins et les fraises. «Il inhibe la croissance du botrytis, en particulier lorsqu’il est traité au moment de la floraison», explique Carlo Boutton, directeur scientifique de Biotalys, qui a également contribué à la construction de la plateforme de nanocorps chez Ablynx. Il a été développé en immunisant un lama avec une protéine fongique et en capturant les nanocorps générés.

Faire enregistrer un produit en Europe implique de nombreux obstacles. C’est très difficile et prend beaucoup de temps et d’argent

‘C’est un dixième de la taille d’un [regular] anticorps », explique Bouton. “La petite taille signifie qu’il est très stable, ce qui est si important pour nos applications, et facilite également l’ingénierie.” La société affirme que des centaines d’essais ont prouvé qu’Evoca est efficace, y compris des études indépendantes dans des institutions universitaires aux États-Unis et des essais au Japon, en Europe, au Brésil et en Afrique du Sud. «Nous remplacerons progressivement certains des fongicides chimiques», déclare Boutton.

Evoca a remporté le prix du meilleur produit biofongicide lors du World BioProtection Summit and Awards à Birmingham, au Royaume-Uni, en mai 2022. Il a un tout nouveau mode d’action et la société s’attend à ce qu’il agisse également contre l’oïdium et d’autres maladies fongiques. L’accent initial avec Evoca sera sur les cultures à haute valeur, puisque la production des nanocorps repose sur une fermentation de levure et est actuellement coûteuse.

La société affirme avoir quintuplé les rendements de production cette année et étudie les champignons filamenteux au lieu de la levure pour réduire davantage les coûts. “Nous travaillons avec Olon en Italie en tant que sous-traitant”, explique Toon Musschoot, responsable de la communication. “Nous avons récemment fait passer la production de 35 000 litres par lot à 120 000 litres par lot.”

Le coût est également un problème avec la synthèse chimique des phéromones, bien qu’il y ait une pression pour les produire en utilisant également la fermentation, de la part d’entreprises telles que BioPhero au Danemark. «Il existe une nouvelle technologie autour des processus de bio-fermentation qui peut réduire le coût des phéromones au point où elles pourraient être utilisées [beyond just] cultures de grande valeur », déclare Huck.

Obstacles réglementaires

Biotalys prévoit de lancer Evoca pour la première fois aux États-Unis, soit à la fin de cette année, soit au début de 2023. La société estime que l’approbation européenne prendra deux fois plus de temps, avec un lancement dans l’UE vers 2025. Au-delà de cela, la société dispose d’un pipeline pour développer autres fongicides, bactéricides et bioinsecticides.

La lenteur du processus d’approbation européen est une plainte constante des entreprises. «Aux États-Unis, vous avez une voie spécifique pour les produits de protection non chimiques», explique Musschoot. En Europe, les produits chimiques et biologiques suivent la même voie réglementaire, avec quelques modifications mineures, entraînant un arriéré de produits biologiques.

“Les États-Unis et le Brésil sont loin devant l’UE, en termes de produits biologiques”, déclare Willem Ravensberg, responsable principal des affaires réglementaires chez Koppert Biological Systems aux Pays-Bas. Il note que les exigences réglementaires en matière de données ont été établies pour une seule molécule, donc si une entreprise vient avec un extrait de plante, cela devient extrêmement compliqué très rapidement.

Les problèmes sont largement reconnus et la Commission européenne a recommandé de modifier les exigences en matière de données pour les produits microbiens. «Nous espérons qu’elles seront acceptées d’ici la fin de l’année et, en théorie, un ensemble de questions plus appropriées, davantage basées sur la biologie, permettra au processus d’aller plus vite», déclare Ravensberg, mais le temps nous le dira. “L’industrie du biocontrôle n’est pas optimiste”, ajoute-t-il.

Quillaja saponaria in vitro bébés arbres

La commission prévoit ensuite d’adopter des modifications aux exigences relatives aux phéromones et, par la suite, aux extraits de plantes. “Ils y travaillent, mais tout cela prend du temps”, se plaint Ravensberg. “La Grande-Bretagne a une chance [with Brexit] pour concevoir un meilleur système, peut-être même un système qui puisse servir d’exemple à l’UE», ajoute-t-il. Pendant ce temps, le reste du monde avance.

Yair Nativ, responsable des ventes chez STK en Israël, est d’accord. STK a développé un biofongicide (Timorex) à base d’huile d’arbre à thé australien qui est homologué dans plusieurs pays, dont les États-Unis, le Canada, l’Australie et toute l’Amérique latine. L’entreprise vend également un fongicide hybride (Regev), combinant l’huile d’arbre à thé avec le difénoconazole, un fongicide traditionnel, pour lutter contre le botrytis, l’oïdium et d’autres maladies fongiques des tomates, des raisins et des légumes à feuilles. Il a montré des résultats d’essais positifs contre les rouilles du soja et la tache brune sur les pommes de terre.

Timorex « est principalement destiné aux cultures destinées à l’exportation en raison des faibles résidus laissés sur les produits », explique Nativ. Cependant, l’entreprise n’a pas encore reçu l’approbation de l’UE. «L’enregistrement d’un produit en Europe implique de nombreux obstacles», déclare Nativ. “C’est très difficile et cela prend beaucoup de temps et d’argent.”

Exploiter les défenses des plantes

En supposant que les produits puissent naviguer dans les voies réglementaires, les extraits de plantes sont potentiellement une riche source de lutte antiparasitaire, compte tenu de la variété de produits chimiques qu’ils produisent pour se défendre contre les insectes et les agents pathogènes. Botanical Solutions (BSI) – une start-up basée à Santiago, au Chili – a développé un antifongique à partir d’extraits de l’écorce de savon du Chili (Quillaja saponaire). Le produit, Quillibrium, contient un mélange de composés phénoliques tels que l’acide salicylique et une variété de saponines, y compris la fraction QS-21, qui est à la base de nouveaux adjuvants stimulant la réponse immunitaire pour les vaccins.

BSI extrait ses ingrédients de cultures de laboratoire de Quillaja, plutôt que de l’écorce d’arbres établis, explique le co-fondateur Gustavo Zuniga. “Cela nous permet d’être autonomes, de produire des plantes tout au long de l’année, sans effets sur l’environnement ni dommages aux écosystèmes naturels.” Le produit inhibe la croissance des champignons et en particulier des enzymes essentielles à l’origine de maladies telles que la laccase. Il est vendu dans tout le Chili, le Pérou et le Mexique (en partenariat avec Syngenta) pour les tomates, les raisins et les fruits, avec des plans pour entrer sur le marché américain l’année prochaine.

Nous cherchons à voir si nous pouvons préparer les cultures contre les attaques d’insectes [by releasing] des composés volatils d’origine végétale qui encouragent les plantes à développer des défenses

IPS étudie également les molécules que les plantes exsudent après les attaques d’insectes, qui incitent les voisins à investir dans des structures défensives. Cela comprend des cuticules cireuses plus épaisses et des poils de feuilles défensifs pour dissuader les ravageurs tels que les pucerons. “Nous cherchons à voir si nous pouvons protéger les cultures contre les attaques d’insectes”, déclare Jones, “et je suis intéressé de savoir si nous pouvons développer des distributeurs pour libérer des substances volatiles d’origine végétale qui encouragent les plantes à développer des défenses”.

Le consultant de l’industrie agrochimique Jon Amdursky en Floride, aux États-Unis, affirme qu’il y a 15 ans, les grandes entreprises agrochimiques et les petites entreprises de biocontrôle étaient à couteaux tirés. «Depuis lors, il y a eu un mariage entre la chimie et la biologie», dit-il, les grandes entreprises acquérant, produisant et distribuant davantage de produits biologiques.

Huck de Syngenta est enthousiasmé par la variété de startups développant des biocontrôles avec des modes d’action entièrement nouveaux, comme un bioinsecticide peptidique de Vestaron. Syngenta a un programme interne développant l’interférence ARN pour la lutte antiparasitaire et collabore avec plusieurs start-up. L’un, GreenLight Biosciences, a annoncé l’année dernière des tests de validation de principe pour sa technologie ARNi à base de levure qui désactive un gène dans les larves de doryphore de la pomme de terre. Cela tue le bogue et réduit les dommages aux plantes. “Il s’agit du premier produit ARNi, tel que nous le comprenons, dans le processus réglementaire aux États-Unis”, déclare Huck, ajoutant que l’approbation américaine est attendue en 2023.

Importance croissante

Le marché des produits biologiques représente environ 4 milliards de livres sterling, contre un marché mondial de la protection des cultures d’environ 60 milliards de livres sterling. Cependant, l’adoption rapide des produits biologiques signifie que le marché devrait croître d’environ 15 à 17 % par an. Les produits biologiques de Syngenta sont vendus dans les cultures traditionnelles telles que les fruits et les légumes, mais aussi de plus en plus dans les cultures en lignes (comme les pommes de terre et le soja).

La plupart des succès de Syngenta ont été dans les biofongicides, suivis des bioinsecticides, explique Huck, « ​​mais le domaine vraiment difficile est celui des bioherbicides ». Il existe peu d’alternatives aux désherbants chimiques classiques. «Il reste encore beaucoup de travail scientifique à faire dans les portefeuilles de lutte biologique», conclut-il.

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