Une équipe de l’UNIGE, en collaboration avec l’ETH Zurich et le NCHU de Taiwan, a développé une gamme de riz enrichie en vitamine B1.
La vitamine B1 est un micronutriment essentiel pour l’être humain. Sa carence est à l’origine de nombreuses maladies des systèmes nerveux et cardiovasculaire. Des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), en collaboration avec des équipes de l’ETH Zurich et de l’Université nationale Chung Hsing (NCHU) de Taiwan, ont réalisé une avancée significative dans la lutte contre la carence en vitamine B1, fréquemment associée à un régime alimentaire à base de riz.
En ciblant spécifiquement les tissus nourrissants du grain de riz, les scientifiques ont réussi à augmenter considérablement sa teneur en vitamine B1, sans compromettre le rendement agronomique. Ces résultats, publié dans le Journal de biotechnologie végétalepourrait contribuer à résoudre un problème majeur de santé publique dans les régions où le riz constitue l’aliment de base.
La plupart des vitamines ne peuvent pas être produites par le corps humain et doivent être fournies par l’alimentation. Lorsque l’alimentation est variée, les besoins en vitamines sont généralement couverts. Mais dans les populations où les céréales comme le riz constituent la principale, voire la seule source de nourriture, les carences sont fréquentes. C’est notamment le cas de la vitamine B1 (thiamine), dont la carence provoque de nombreuses maladies nerveuses et cardiovasculaires, comme le béribéri.
La vitamine B1 du riz est perdue pendant la transformation
Le riz est la culture de base de la moitié de la population mondiale, en particulier dans les pays tropicaux d’Asie, d’Amérique du Sud et d’Afrique. Les grains de riz sont pauvres en vitamine B1, et les étapes de transformation telles que le polissage (c’est-à-dire l’élimination du son en râpant les couches périphériques) la réduisent encore davantage, en emportant 90 % avec elles. Cette pratique aggrave ainsi encore davantage les carences chroniques.
Le laboratoire de Teresa Fitzpatrick, professeur titulaire au Département des sciences végétales de la Faculté des sciences de l’UNIGE, est spécialisé dans les voies de biosynthèse et de dégradation des vitamines chez les plantes. Son groupe, en collaboration avec une équipe de l’ETH Zurich et du NCHU de Taiwan, s’est concentré sur l’amélioration de la teneur en vitamine B1 de l’endosperme du riz, c’est-à-dire le tissu nourrissant qui constitue l’essentiel de la graine, et donc de ce qui est consommé.
« Des tentatives précédentes de biofortification menées par d’autres équipes avaient réussi à augmenter la teneur en vitamine B1 des feuilles et du son, la couche externe des grains de riz, mais pas celle du grain de riz prêt à la consommation. Dans notre étude, nous avons spécifiquement ciblé les augmentation de la teneur en vitamine B1 dans l’endosperme », explique Teresa Fitzpatrick, première auteure de l’étude.
Les scientifiques ont généré des lignées de riz qui expriment un gène qui séquestre la vitamine B1 de manière contrôlée dans les tissus de l’endosperme. Après avoir cultivé sous serre, récolté et poli les grains de riz, ils ont constaté que la teneur en vitamine B1 était augmentée dans les grains de riz de ces lignées.
Des cultures expérimentales prometteuses
Les lignées ont ensuite été semées dans un champ expérimental à Taiwan et cultivées pendant plusieurs années. D’un point de vue agronomique, les caractéristiques analysées étaient les mêmes pour les plants de riz modifiés et non modifiés. La hauteur des plantes, le nombre de tiges par plante, le poids des grains et la fertilité étaient tous comparables.
En revanche, le taux de vitamine B1 dans les grains de riz, après l’étape de polissage, est multiplié par 3 à 4 dans les filières modifiées. Cette modification permet donc une accumulation de vitamine B1 sans impacter le rendement.
« La plupart des études de ce type sont réalisées avec des cultures sous serre. Le fait que nous ayons pu cultiver nos lignées dans des conditions réelles de terrain, que l’expression du gène modifié soit stable dans le temps sans qu’aucune des caractéristiques agronomiques ne soit affectée, est très prometteur », déclare Wilhelm Gruissem, professeur émérite à l’ETH Zurich et professeur émérite et Yushan Fellow au NCHU.
Un bol de 300 grammes de riz issu de cette culture fournit environ un tiers de l’apport quotidien recommandé en vitamine B1 pour un adulte. La prochaine étape vers l’objectif des plantes biofortifiées en vitamine B1 sera de poursuivre cette approche dans les variétés commerciales. Toutefois, des mesures réglementaires relatives à la biofortification par génie génétique devront être prises avant que ces plantes puissent être cultivées.
Plus d’information:
Teresa B. Fitzpatrick et al, Amélioration de la vitamine B1 dans l’endosperme du riz par séquestration de la thiamine, Journal de biotechnologie végétale (2024). DOI : 10.1111/pbi.14348