Des pesticides durables pour l'agriculture
Au cours des cinq prochaines années, un jeune groupe de recherche de l'université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) étudiera comment les bactéries peuvent être utilisées pour produire un pesticide respectueux de l'environnement. L'agent actif provient d'une plante, le chrysanthème de Dalmatie. Le ministère fédéral de la recherche, de la technologie et de l'espace (Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt - BMFTR) finance le projet à hauteur d'environ 2,7 millions d'euros dans le cadre de la stratégie nationale pour la bioéconomie.
Les pesticides jouent un rôle essentiel dans la sécurité alimentaire mondiale. Sans eux, nous risquons d'assister à une réduction significative du rendement des cultures dans le monde entier - des pertes de 30 à 80 % sont possibles. Cette question est d'autant plus pressante que la population mondiale devrait atteindre neuf milliards de personnes - qui devront toutes être nourries - d'ici à 2050.
Bien que les pesticides soient indispensables à l'agriculture moderne, leurs effets sur l'environnement suscitent de plus en plus d'inquiétudes, car nombre d'entre eux sont nocifs pour les insectes utiles, notamment les abeilles. En outre, les pesticides synthétiques couramment utilisés sont persistants dans l'environnement et s'accumulent dans la chaîne alimentaire. L'expansion de l'agriculture va exacerber ces problèmes, d'où la nécessité urgente de trouver des alternatives plus sûres et écologiquement durables.
Elmo Wilken à l'Institut de biologie quantitative et théorique de la HHU travaille sur l'une de ces alternatives. Son groupe de recherche se concentre sur le chrysanthème de Dalmatie (Tanacetum cinerariifolium), également connu sous le nom de pyrèthre de Dalmatie. Cette fleur produit des biopesticides naturels, les pyréthrines, qui sont utilisés depuis le XVIIe siècle. Elles présentent une faible toxicité pour les mammifères, une décomposition rapide dans l'environnement et une grande efficacité contre les insectes nuisibles.
Dr Wilken : "Malgré ces avantages, les analogues synthétiques moins respectueux de l'environnement sont actuellement préférés, car la production de pyréthrine à partir de plantes est nettement plus coûteuse. En règle générale, seuls 1 à 2 % de la masse sèche des fleurs de T. cinerariifolium contiennent les précieuses pyréthrines. Par conséquent, une utilisation agricole généralisée nécessiterait une culture à grande échelle dans des zones climatiques ensoleillées - une méthode qui ne peut pas rivaliser avec la production synthétique en termes de coûts".
Le groupe de recherche junior "PyreComm" de l'HHU, financé par le BMFTR, travaille à la mise au point d'un bioprocédé évolutif, semi-synthétique et durable pour la production de composés de pyréthrine. Les chercheurs visent à utiliser un processus biotechnologique dans lequel les bactéries Vibrio natriegens sont programmées pour fabriquer les composés.
"Cependant, nous avons l'intention de répartir la voie de biosynthèse de la pyréthrine entre plusieurs membres d'une communauté bactérienne. Cela allège la charge métabolique liée à l'expression de l'ensemble du processus de production dans une seule cellule, ce qui rend le processus global plus efficace et augmente potentiellement la compétitivité économique du bioprocédé", explique M. Wilken.
En utilisant une modélisation métabolique avancée en combinaison avec les dernières technologies de mesure, nous visons à concevoir les communautés de manière à maximiser l'efficacité. Les communautés seront cultivées dans des bioréacteurs utilisant une matière première à base de bois. Wilken : "Cela nous permet de boucler la boucle entre l'agriculture et la production de biopesticides.
Le projet de recherche PyreComm bénéficiera d'un financement d'environ 2,7 millions d'euros pour développer un biopesticide rentable. Les chercheurs s'attendent à ce que ce pesticide ait de bonnes chances d'être approuvé rapidement dans le cadre de la stratégie européenne "De la ferme à la table", qui vise à rendre les aliments plus sains et plus durables.
Wilken : "En fin de compte, PyreComm contribuera à élargir les outils dont disposent les bioingénieurs pour concevoir et construire des bioprocédés évolutifs et économiquement viables. Concrètement, notre projet contribuera à réduire les dommages écologiques causés par les pesticides synthétiques.
Plantations de chrysanthèmes de Dalmatie (Tanacetum cinerariifolium) au Rwanda en Afrique.
Copyright: Martha Maria Carolina Wilken
Financement du BMFTR dans le cadre de la stratégie nationale pour la bioéconomie
Avec la Stratégie nationale pour la bioéconomie annoncée en 2020, le gouvernement fédéral vise à passer d'une économie largement basée sur les matières premières fossiles à une économie circulaire, qui repose davantage sur les ressources renouvelables et utilise plus efficacement les matières premières. Les lignes directrices et les objectifs de la stratégie pour la bioéconomie sont orientés vers les objectifs de développement durable (ODD) énoncés dans l'Agenda 2030 des Nations unies. La bioéconomie joue un rôle clé dans les ODD.
L'initiative de financement "Creative Young Researchers for the Bioeconomy", qui finance également le projet dirigé par le Dr Wilken à la HHU, a pour objectif d'impliquer les jeunes chercheurs dans l'identification de nouveaux domaines d'application et d'applications innovantes pour la bioéconomie, dans lesquels le concept de durabilité est pris en compte de manière approfondie dès le départ. L'objectif est de créer des synergies entre les jeunes chercheurs et les chercheurs confirmés afin de soutenir les groupes de recherche juniors en relevant les défis organisationnels et thématiques.
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