Pour accroître les rendements sans ajouter d’intrants, une des pistes est d’optimiser la photosynthèse des plantes. Or, l’un des problèmes principaux dans le contexte du changement climatique est que, chez les plantes cultivées, la sécheresse et l’augmentation des températures ont tendance à diminuer cette photosynthèse, et donc les rendements.

Une équipe de chercheurs de l’Illinois (États-Unis) a testé une approche innovante au champ : diminuer la photorespiration chez une variété de pommes de terre pour augmenter la photosynthèse (lire l’encadré). Ces travaux ont été publiés à la fin de décembre 2024 dans la revue scientifique Global Change Biology (1).

Améliorer la photosynthèse

Les chercheurs américains ont modifié génétiquement la variété Désirée pour qu’elle ait une voie photorespiratoire plus efficace que celle des pommes de terre classiques.

Cette voie AP3 a été mise au point en 2019 en laboratoire sur du tabac, plante modèle en biologie, par une partie de la même équipe. Les biologistes avaient démontré que la modification de la photorespiration chez cette plante avait amélioré sa capacité à faire de la photosynthèse. Leurs travaux avaient été publiés dans la prestigieuse revue Science (2).

La voie AP3 avait ensuite été testée au champ, toujours sur le tabac. Les plantes exprimant AP3 avaient montré une thermotolérance accrue, une performance photosynthétique améliorée et une forte augmentation de la biomasse végétale.

+ 14 à 30 % de la masse des tubercules par plant

Forts de ces premiers résultats, l’équipe a poursuivi les travaux en faisant des essais au champ sur pommes de terre. « En 2022, nous avons observé une augmentation entre 14 et 30 % de la masse des tubercules par plante dans les lignées AP3 par rapport aux témoins, et avons observé des augmentations des taux de photosynthèse et de la capacité photosynthétique après les vagues de chaleur de début de saison », expliquent les chercheurs dans leur étude.

Les plantes transformées ont mieux résisté aux vagues de chaleur que les témoins non transformés. Et les augmentations de la capacité photosynthétique et de la masse des tubercules de pomme de terre après les vagues de chaleur en début de saison étaient supérieures à celles observées pendant les saisons sans vagues de chaleur. D’après eux, cet avantage de rendement ne s’est pas fait au détriment de la qualité des tubercules.

Soja et niébé

Les chercheurs travaillent désormais sur le soja et le niébé, la plus importante culture de légumineuse d’Afrique subsaharienne. Si ces plantes ne seront a priori pas cultivées en Europe étant donné la législation sur les plantes génétiquement modifiées, elles pourraient être cultivées dans de nombreux autres pays du monde.

Léna Hespel

(1) Meacham‐Hensold, Katherine, et al. « Shortcutting photorespiration protects potato photosynthesis and tuber yield against heatwave stress. » Global change biology, 2024. (2) South, P. F. et al. « Synthetic Glycolate Metabolism Pathways Stimulate Crop Growth and Productivity in the Field. » Science, 2019.