Fascinantes perspectives : des végétaux pour soigner notre planète polluée

Bioplastiques à base d’algues, photovoltaïque biologique, bioluminescence, espèces d’arbres qui aspirent massivement le CO2, plantes qui dépolluent les sols… Comme nous l’explique le biologiste moléculaire Valentin Hammoudi, les végétaux nous aideront, toujours plus dans les années à venir, à restaurer notre planète polluée. Perspectives fascinantes.

Un entretien publié par l’hebdomadaire Paris Match Belgique, le 14 septembre 2023 et par le site Paris Match.be, le 17 septembre 2023.

Le secrétaire général de l’ONU, António Guterres, estime que « l’ère du réchauffement climatique est terminée » et que désormais elle laisse place à « l’ère de l’ébullition mondiale ». D’ici la fin du siècle, les températures moyennes pourraient augmenter de cinq degrés. Les mers sont recouvertes de déchets plastiques, les océans se réchauffent, les glaciers fondent, les sols sont pollués par des métaux lourds et, dans certaines métropoles, l’air devient irrespirable. Tempêtes, inondations, canicules rythment des saisons qu’on ne reconnaît plus. La biodiversité est en grave péril. Et pourtant, la déforestation se poursuit et des milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) continuent d’être produites chaque année par l’activité humaine. Bien sûr, nous devons réduire notre empreinte écologique et respecter la nature. Mais aussi, certains remèdes à tous ces maux que nous avons créés pourraient-ils se trouver dans le monde végétal ? Certaines plantes pourraient-elles être, en quelque sorte, des « superhéros » venant à notre rescousse ?

Valentin Hammoudi. L’état des lieux que vous faites correspond malheureusement à l’attristante réalité de notre époque. Je ne dirais pas que les plantes vont « sauver » l’humanité. Je n’oserais pas non plus affirmer que, grâce à la recherche scientifique sur le monde végétal, on trouvera des solutions à tous les problèmes qui frappent à notre porte. Il faut se méfier d’un certain techno-optimisme inconditionnel, de cette idée que tout pourra continuer de la même manière parce qu’on trouvera toujours une nouvelle solution technologique : les humains doivent aussi diminuer fortement leur impact écologique, en arrêtant de déboiser, de polluer l’atmosphère, de détruire en somme ce que la nature a mis des millions d’années à construire. Cela étant posé, j’ai la conviction que les végétaux feront assurément partie de nombreuses solutions d’avenir, qu’ils amélioreront notre monde. Il faut prendre conscience que les plantes sont soumises aux mêmes contraintes environnementales que les animaux – dont nous sommes – et qu’elles résolvent ces problèmes différemment, souvent avec ingéniosité et élégance. Ce sont donc des sources d’inspiration, voire de fascination. Quand vous les comparez à des superhéros, vous avez raison, car, de fait, certaines propriétés des plantes pourraient être qualifiées de superpouvoirs.

Si vous ne deviez donner qu’un exemple ?

La totipotence des cellules. Certaines plantes, plus que d’autres, ont une capacité extraordinaire à régénérer leurs cellules, des tissus. Ainsi, une cellule de tige va pouvoir se transformer en une cellule de racine assez facilement. Cette capacité de reprogrammation cellulaire est évidemment un atout incroyable pour assurer la pérennité de l’espèce. Tous les jardiniers amateurs le savent : quand une partie de la plante se retrouve détachée de la plante mère, ce fragment est capable de reformer les tissus manquants et peut ainsi donner naissance à une nouvelle plante, ni plus ni moins qu’un clone. Les animaux n’ont pas de telles capacités pour se reproduire ou autoréparer : une cellule de muscle n’est pas capable de se transformer en cellule osseuse. Si l’on comprend désormais un peu mieux cette spécificité végétale, elle n’en demeure pas moins une grande énigme pour les scientifiques du XXIe siècle.

A-t-on encore beaucoup à apprendre sur le monde extraordinaire des végétaux ?

Certainement, on n’a fait qu’une infime partie du chemin dans la découverte des propriétés extraordinaires des plantes. Ne serait-ce qu’en ce qui concerne les molécules qu’elles produisent, aux propriétés diverses. Si l’on parlait d’un livre en dix longs chapitres, je vous dirais qu’on en est encore aux premières lignes du prologue. Il est vraiment dommage que les sciences végétales, qu’elles soient fondamentales ou appliquées, soient encore largement marginalisées. Vu ce que ces précieux alliés peuvent nous apporter, nous serions bien inspirés de placer davantage les végétaux au cœur de nos projets de développement. Tant de secrets attendent d’être révélés. Environnement, santé, nutrition, énergie, matériaux, urbanisme, humanitaire… Il n’y a pas un domaine où les plantes ne sauraient nous être utiles.

Dans leur processus de photosynthèse, les végétaux, principalement les arbres, se trouvent être de performants aspirateurs de CO2. Ne suffirait-il pas de mettre fin à la déforestation et de planter des arbres partout où c’est encore possible pour marquer des points dans la lutte contre le réchauffement climatique ?

D’après une étude publiée dans Science, augmenter la couverture forestière d’un quart, à l’échelle de la planète, pourrait suffire à capturer assez de CO2 pour faire chuter son taux de 25 % dans l’atmosphère. Cela serait donc une solution écologique et économique, mais ce n’est malheureusement pas aussi simple que cela. Cette étude a été sujette à de vives discussions, preuve que même les scientifiques ne sont pas tous d’accord sur la stratégie à adopter. La première évidence, c’est qu’il faudrait arrêter de casser ce qui fonctionne : puisqu’on sait que les forêts sont de formidables puits de carbone, que les arbres poussent en absorbant le CO2, arrêtons les déforestations massives telles qu’elles se pratiquent par exemple en Amazonie.

Reboiser là où il y a eu déforestation suffit-il à remettre la nature dans son état antérieur ?

Certainement pas. Quand on abat des arbres, on détruit aussi leurs partenaires dans le sol, à savoir les champignons mycorhiziens qui captent également des molécules carbonées en quantités énormes : selon une étude parue en juin 2023, le carbone transféré chaque année des plantes aux mycéliums représenterait environ un tiers de nos émissions annuelles de gaz à effet de serre. Replanter sur une terre où ces champignons ont été détruits n’est donc pas un remède totalement efficace. Au demeurant, on doit garder un œil critique sur un certain greenwashing ambiant.

Qui visez-vous ?

Certaines grandes entreprises qui affirment se décharger de leur impact environnemental en finançant des plantations d’arbres. Trop souvent, il s’agit d’opérations marketing qui ne tiennent pas suffisamment compte du potentiel d’adaptation des espèces dans certaines zones géographiques et qui, de plus, veillent trop peu aux impératifs de biodiversité. Si vous plantez massivement une seule espèce sur un large territoire, il suffit d’un pathogène pour tout mettre en péril. Ces mauvaises manières de faire débouchent souvent sur des cimetières végétaux.

Ces réserves étant émises, s’agirait-il de planter certains arbres plutôt que d’autres pour soulager un tant soit peu notre atmosphère ?

Si l’on veut capturer beaucoup de carbone, mieux vaut s’orienter vers la plantation d’espèces dont la photosynthèse performe plus que (mieux que) la moyenne : des arbres qui, en conséquence, poussent très vite. Dans cette catégorie, il y a un leader : le Paulownia a une capacité de fixation du carbone environ dix fois supérieure à celle d’un arbre classique. Qui plus est, il bénéficie d’une extraordinaire totipotence : vous le coupez à ras du tronc, il repousse. Facilement et rapidement. Et son bois est d’excellente qualité pour fabriquer des meubles et infrastructures variées : il est très solide, naturellement résistant au feu, à l’eau salée, aux termites et à la pourriture (NDLR : le carbone stocké par l’arbre reste piégé tant qu’on ne le brûle pas).

D’où nous vient cette petite merveille ?

D’Asie. Le Paulownia est né dans des climats chauds et humides, mais divers hybrides générés par croisements résistent (croisements, résistant) très bien au froid. Partant, il est désormais bien adapté au climat européen. Des pays comme le Royaume-Uni, l’Allemagne ou l’Espagne en plantent déjà beaucoup. Mais ce n’est pas la panacée : on ne pourrait pas se contenter de planter des Paulownias partout. Il faut de la biodiversité, comme je l’ai déjà expliqué précédemment.

Et si la science arrivait à doper la capacité de photosynthèse de certaines espèces ?

Des recherches ont été entreprises en ce sens. Peut-être aboutiront-elles un jour, mais à ce stade, elles sont restées infructueuses. Cela doit inviter les humains à une certaine modestie. Les merveilleuses propriétés des plantes nous sont encore partiellement inaccessibles.

Les océans sont envahis par les déchets plastiques. Les végétaux pourraient-ils nous débarrasser de cette pollution ?

Oui, de nombreux projets visent à en finir avec les plastiques issus du pétrole qui polluent les océans et finissent par se retrouver dans nos assiettes sous forme de microparticules délétères pour la santé humaine. Et là encore, des végétaux viennent à notre rescousse. La recherche sur les algues au niveau moléculaire a montré que celles-ci produisent des polymères dont les propriétés sont similaires au plastique. C’est une découverte porteuse d’un énorme potentiel : la production de bioplastiques à base d’algues est beaucoup moins énergivore que celle des pétroplastiques. Aussi, d’autres filières de production de plastique végétal – par exemple à base d’amidon de maïs, un autre polymère végétal – présentent l’inconvénient de concurrencer la production de nourriture sur les terres agricoles. Dans le cas des algues, on se débarrasse d’une espèce envahissante qui prolifère sur les côtes en la valorisant.

Est-il exact que ce nouveau plastique biodégradable peut aussi être comestible ?

Parfaitement. Par exemple, l’entreprise britannique (NDLR : Notpla) fabrique un tel bioplastique comestible à base d’algues. Son ambition est de concurrencer, voire d’éradiquer l’usage des petites bouteilles d’eau en plastique : elles pourraient être remplacées par de petites poches contenant de l’eau ou d’autres boissons, des emballages bulles en bioplastique de la taille d’une grosse tomate cerise qui pourraient être mangés. Pour l’instant, ces innovateurs visent le public des festivals et des événements sportifs, mais ce n’est certainement qu’un premier pas.

L’une des voies qu’empruntent certains chercheurs est celle du biomimétisme. De quoi s’agit-il ?

C’est une approche tout à fait fascinante qui consiste à résoudre des problèmes en s’inspirant du monde du vivant, y compris les végétaux. Voilà encore une démarche qui invite à regarder les végétaux avec une certaine admiration, en se disant qu’ils ont trouvé des adaptations, des solutions bien ingénieuses, dont nous avons beaucoup à apprendre. Par exemple, des ingénieurs ont compris qu’il fallait modifier la conception des pales des éoliennes pour qu’elles coupent l’air plus facilement. Leur source d’inspiration ? Les samares, autrement dit les fruits des érables, qui parviennent à se déplacer avec un minimum de courant d’air grâce à l’optimisation de leurs « ailes ». On peut aussi parler du velcro, très présent dans notre quotidien depuis le milieu du XXe siècle. On le doit à un ingénieur suisse (NDLR : George de Mestral) qui a observé au microscope les fruits de la bardane, ces petites boules piquantes que nous avons tous découvertes accrochées à nos vêtements ou à nos cheveux après une promenade. Il s’agit donc d’une imitation, d’une copie du génie de la nature, qui a inventé ces petits crochets permettant de s’accrocher sur de multiples surfaces.

D’autres animaux que les humains n’ont-ils pas compris l’intérêt d' »emprunter » certaines propriétés aux végétaux ?

Si, et parfois de manière stupéfiante. Je pense à l’élysie émeraude, un gastéropode marin qui mange des algues, autrement dit des végétaux qui contiennent les chloroplastes indispensables au processus de photosynthèse. Ce butin vert, la limace le stocke dans les nombreuses ramifications de son tube digestif, non pas pour le digérer, mais pour l’utiliser à son profit. Autrement dit, les chloroplastes ingérés continuent à fonctionner après absorption par l’élysie. Finalement, ils font partie d’elle. On atteint un sommet en termes de mimétisme, car cette limace a pris l’apparence d’une feuille verte. Ainsi, elle peut survivre longtemps sans nourriture organique : il lui suffit de disposer de lumière. Plus fascinant encore, des chercheurs ont découvert que l’élysie avait intégré dans ses cellules un gène appartenant aux algues dont elle vole le chloroplaste. Autrement dit, voici un animal qui dispose d’un gène typiquement végétal, lequel est essentiel au mécanisme de la photosynthèse. La frontière entre les deux règnes du vivant n’a jamais semblé aussi floue.

Fascinant, comme le sont aussi ces recherches pour produire de l’électricité avec des plantes ?

Oui, on en est encore aux prémices des recherches sur le photovoltaïque biologique, mais sur le plan expérimental, cela fonctionne déjà : des chercheurs de l’université de Cambridge peuvent allumer une ampoule ou alimenter une radio avec du courant fourni par des plantes. De même, une start-up met au point des carrés de pelouse qui pourraient alimenter un lampadaire. 

Comment cela fonctionne-t-il ?

Via leurs racines, les plantes relâchent continuellement des molécules dans le sol. J’insiste sur « continuellement, car ce phénomène se produit indépendamment de la météo. Ces molécules sont oxydées par des bactéries telluriques, ce qui produit des électrons. L’idée, c’est de capter ces électrons pour créer un flux d’électricité. L’étape qui reste à franchir, c’est de pouvoir produire en plus grande quantité cette électricité propre, indépendante du soleil ou du vent. On peut rêver à des villes du futur où les lampadaires seraient alimentés par des arbres, où les immeubles seraient énergétiquement autosuffisants grâce à l’électricité produite par les plantes de leur jardin ou leur toit végétal.

Certains chercheurs rêvent même d’éclairer les villes et les logements sans aucune électricité…

Tout à fait. On entre là dans le domaine de la « bioluminescence », autrement dit l’émission de lumière par des organismes vivants. Le sujet est cependant clivant, parce qu’il s’agit de modifier génétiquement des plantes pour y arriver. On insère dans leur génome un gène de bioluminescence présent naturellement chez les vers luisants ou les méduses. Il y a là une piste pour réduire fortement les factures d’électricité, que ce soit pour les ménages ou les collectivités. Dans cette idée, ce seraient les plantes qui feraient office de lampadaires dans les rues. Toutefois, l’interdiction des OGM risque de bloquer cette piste pendant longtemps encore, surtout en Europe.

Des plantes aussi pour rafraîchir les villes ?

Vu le réchauffement climatique, toutes les villes du monde devraient replanter des arbres et remplacer des places bétonnées par des parcs pour créer des îlots de fraîcheur. Mais les végétaux peuvent aussi servir à purifier l’air pollué des métropoles, comme le propose déjà une start-up berlinoise (NDLR : Green City Solutions), qui installe des filtres biotechnologiques régénératifs dans les villes. Leurs « City trees » utilisent une mousse qui aspire l’air chaud, capte les particules nocives et rejette un air pur et frais vers la rue.

Ces superhéros verts ont vraiment beaucoup de pouvoirs, puisque des plantes s’avèrent aussi bien utiles pour assainir des sols lourdement pollués…

En effet, les racines de certaines plantes absorbent les molécules toxiques qui sont présentes dans le sol, que ce soient (soit) des métaux ou d’autres molécules telles que des herbicides et des pesticides. Par exemple, la moutarde aime bien le nickel et le plomb, le tournesol absorbe le plomb et le cadmium, le peuplier stocke le cadmium et le zinc, tandis que le saule est friand d’hydrocarbures et de pesticides. Cette approche de la dépollution par les plantes s’appelle la phytoremédiation. Son inconvénient, c’est qu’elle prend du temps. Mais, tant en argent qu’en énergie, c’est une solution qui est beaucoup moins coûteuse que les techniques chimiques classiques. Elle offre aussi d’immenses potentialités en termes de recyclage. Les feuilles peuvent être récoltées pour être incinérées et produire ainsi de l’énergie. À terme, on voudrait aussi récupérer les métaux lourds que ces végétaux ont neutralisés en les stockant dans des compartiments cellulaires. Cela demandera encore du temps avant d’être opérationnel, mais, par exemple, une start-up lyonnaise (NDLR : Biomede) y travaille. Elle propose d’extraire le cuivre des sols contaminés par la bouillie bordelaise, fréquemment employée contre le mildiou dans les domaines viticoles.

Dans un livre que vous publiez ces jours-ci (NDLR : Le Pouvoir des plantes, chez humenSciences), vous vous attardez encore sur bien d’autres pouvoirs de ces plantes dont vous expliquez le fonctionnement. Elles peuvent dépolluer l’eau, aider au déminage des champs de bataille, contribuer à toujours mieux soigner les humains, et à sauver des vies. À cet égard, l’exemple du « riz doré » ne pose-t-il pas bien les termes du questionnement éthique qui entoure certaines de ces évolutions ?

C’est un cas d’école. Une illustration parfaite du dilemme posé par certains OGM. À cet égard, sans doute faudrait-il oser réfléchir au cas par cas. Ainsi, il est important de préciser que ce « riz doré » n’a pas été créé par une firme privée, mais par des chercheurs universitaires dans un but humanitaire. Il n’y a pas de multinationale derrière ce projet. Des scientifiques ont transformé génétiquement une variété de riz pour qu’il synthétise le bêta-carotène, soit un précurseur de la vitamine A. En effet, en Asie, des millions de personnes souffrent d’un déficit en vitamine A. Cette carence, qui affecte profondément le système immunitaire, est responsable d’un taux élevé de mortalité infantile et la principale cause évitable de cécité infantile.

Conçu dans les années 1990, ce riz modifié a fait l’objet d’âpres débats : des organisations n’y ont-elles pas vu un pied-de-biche de l’agrochimie pour forcer la porte d’une autorisation globale des OGM ?

Oui, l’utilisation de cette variété a été longtemps retardée à cause de ces polémiques. Au grand dam d’ailleurs d’une large part de la communauté scientifique, car des centaines de milliers d’enfants décèdent chaque année à cause d’une carence en vitamine A. Ce n’est que depuis 2017 que le riz doré est autorisé à la consommation en Australie et en Nouvelle-Zélande. Les États-Unis et le Canada ont suivi, mais ce ne sont pas les pays qui en ont le plus besoin. Depuis quatre ans, les Philippines, un des pays d’Asie où la lutte contre la carence en vitamine A est un enjeu majeur, ont commencé à le cultiver.

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