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Variétés végétales tolérantes aux herbicides Synthèse de l’expertise scientifiq

Variétés végétales tolérantes aux herbicides Synthèse de l’expertise scientifique collective réalisée par le CNRS et l’INRA à la demande des ministères en charge de l’Agriculture et de l’Écologie Effets agronomiques, environnementaux, socio-économiques Novembre 2011 Responsables scientifiques : Michel Beckert - INRA, Président du centre de Clermont-Ferrand – Theix Yves Dessaux - CNRS, ancien chargé de mission à l'Institut écologie et environnement (CNRS) Rédaction et coordination éditoriale : Isabelle Savini et Anaïs Tibi – INRA, DEPE Contacts: Michel Beckert : michel.beckert@clermont.inra.fr Yves Dessaux : yves.dessaux@isv.cnrs-gif.fr Anaïs Tibi : anais.tibi@paris.inra.fr Directeur de la publication : Philippe Chemineau – INRA, Directeur de la délégation à l'Expertise scientifique, à la Prospective et aux Etudes (DEPE) Le rapport d’expertise, source de cette synthèse, a été élaboré par les experts scientifiques sans condition d’approbation préalable par les commanditaires ou l’INRA. La synthèse a été validée par les auteurs du rapport. Ces documents sont disponibles sur les sites web institutionnels du CNRS (www.cnrs.fr) et de l'INRA (www.inra.fr). Pour citer ce document : M. Beckert, Y. Dessaux, C. Charlier, H. Darmency, C. Richard, I. Savini, A. Tibi (éditeurs), 2011. Les variétés végétales tolérantes aux herbicides. Effets agronomiques, environnementaux, socio-économiques. Expertise scientifique collective, synthèse du rapport, CNRS-INRA (France), 84 p. Le présent document constitue la synthèse du rapport d'expertise scientifique co-subventionnée par le ministère de l'Alimentation, de l'Agriculture et de la Pêche sur le programme 206, sous-action 10, et par le ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement Durable et de la Mer en charge des technologies vertes et des négociations sur le climat (CGDD – Direction de la Recherche et de l'Innovation) sur le programme 190, action 13 sous-action 08 ; son contenu n'engage que la responsabilité de ses auteurs. Expertise scientifique collective CNRS-INRA Synthèse du rapport d’expertise Michel Beckert, Yves Dessaux, Christophe Charlier, Henri Darmency, Claire Richard (experts coordinateurs) Isabelle Savini, Anaïs Tibi (rédactrices) Novembre 2011 2 ESCo "Variétés végétales tolérantes aux herbicides" Table des matières Avant-propos ....................................................................................................................................................... 3 1. Mécanismes de résistance aux herbicides et obtention de VTH .................................................................. 8 1.1. Des modes d'action herbicide aux déterminants génétiques du trait TH ...................................................... 8 1.2. Modes d'insertion du trait TH dans le génome d'une espèce cultivée ........................................................ 12 1.3. Perspectives d'évolution des méthodes d'obtention de VTH ...................................................................... 16 1.4. Les VTH obtenues ...................................................................................................................................... 17 Conclusions ....................................................................................................................................................... 21 2. Le développement des VTH ............................................................................................................................ 22 2.1. Description de l'adoption des VTH dans le monde ..................................................................................... 22 2.2. Les raisons qui peuvent motiver l'adoption des VTH .................................................................................. 25 2.3. L'exemple nord-américain : le développement des VTH transgéniques et ses conséquences ................. 27 2.4. Spécificités du contexte social et réglementaire de l'adoption des VTH en Europe ................................... 33 Conclusions ....................................................................................................................................................... 38 3. Diffusion du trait TH et apparition de résistances aux herbicides ............................................................. 39 3.1. Enjeux et mécanismes de diffusion du trait TH........................................................................................... 39 3.2. L’apparition spontanée de résistances chez les adventices ....................................................................... 48 Conclusions ....................................................................................................................................................... 55 4. Evolution des systèmes de culture associés aux VTH ................................................................................ 56 4.1. Les effets sur la flore de l'adoption des VTH et des pratiques associées ................................................... 56 4.2. Conditions spécifiques à l'introduction des VTH en France ........................................................................ 59 Conclusions ....................................................................................................................................................... 65 5. Les effets sur l'environnement ................................................................................... Erreur ! Signet non défini. 5.1. Contaminations de l'environnement, milieux aquatiques et sols ......................... Erreur ! Signet non défini. 5.2. Les résidus d’herbicides dans les végétaux ............................................................................................... 70 5.3. Effets de la culture de VTH sur la biodiversité sauvage ............................................................................. 70 Conclusions ....................................................................................................................................................... 73 Conclusions générales de l'ESCo ...................................................................................................................... 75 Annexe 1. Cahier des charges de l'ESCo VTH ................................................................................................. 81 Annexe 2. Classification HRAC des herbicides ................................................................................................. 84 Auteurs et éditeurs de l'expertise………………………………………..…………………………………………….. 85 ESCo "Variétés végétales tolérantes aux herbicides" 3 Avant-propos L'arrivée après-guerre des herbicides chimiques de synthèse a considérablement facilité la conduite des cultures par la réduction de la concurrence des adventices permettant une augmentation du rendement et la mécanisation de la récolte. L'utilisation de traitements herbicides présente cependant un risque de phytotoxicité pour les plantes cultivées. L'industrie phytopharmaceutique recherchait donc des molécules sélectives désherbant avec une efficacité maximale en affectant le moins possible la culture. Depuis quelques années, une alternative à la recherche de nouvelles familles et molécules d'herbicides consiste en l'adaptation génétique des variétés cultivées aux substances actives existantes. Des sélectionneurs proposent ainsi, depuis une quinzaine d'années, des variétés tolérantes à un herbicide particulier (ou à une famille d'herbici- des) – généralement à large spectre – qui peuvent être commercialisées sous la forme d'un kit variété-herbicide associé. Les obtenteurs de ces variétés tolérantes à des herbicides (VTH) présentent le trait génétique de tolérance à un herbicide (TH) comme attractif pour l'agriculteur, notamment en termes de facilité d'utilisation et d'efficacité agronomique des herbicides associés. Ils promeuvent également la possibilité de traiter une culture déjà développée, permettant d'adapter le désherbage chimique à la flore adventice effectivement présente dans la parcelle, c'est-à-dire de ne traiter qu'en cas de besoin, et donc a priori moins que par traitement préventif systématique. Enfin, ils mettent également en avant au plan environnemental le fait que certains herbicides associés à ces variétés présenteraient un profil écotoxicologique plus favorable que les herbicides habituellement utilisés. L'autorisation de la culture de VTH pose la question des modalités de l'évaluation de ces variétés dont le statut réglementaire diffère selon le mode d'obtention. Ces critères d'évaluation peuvent être définis au regard des divers impacts que peuvent avoir l'obtention et l'utilisation des VTH, tant du point de vue agronomique et environnemental qu'économique et juridique. Contexte de la demande d'expertise et questions posées à l'INRA et au CNRS A l'échelle mondiale, les obtentions revendiquant le trait TH sont soit des variétés transgéniques, soit des variétés obtenues sans recours à la transgenèse mais issues d'individus porteurs de mutations spontanées ou induites. En France, les VTH qui font actuellement l'objet de demandes d'inscription au Catalogue officiel des espèces et variétés sont issues de la sélection de mutants spontanés ou induits. Bien que la mutagenèse soit considérée comme une méthode de modification génétique par la Directive européenne 2001/18/CE1, les variétés obtenues par cette technique sont exclues de son champ d’application, et sont donc soumises aux mêmes procédures d'évaluation que les variétés issues de l'amélioration variétale conventionnelle. Par ailleurs, ces VTH issues de mutants naturels ou induits commencent à faire l'objet d'une contestation sociale comme en témoignent les récents événements de fauchage de tournesols mutants TH en 2009, 2010 et à l'été 2011. Dans ce contexte, les pouvoirs publics et instances d'évaluation français s'interrogent sur les perspectives de développement des VTH issues de mutation spontanée ou induite. Les ministères en charge de l'Agriculture et de l'Ecologie souhaitent disposer d'éléments d'analyse sur leurs effets réels et de long terme, et leur compatibilité avec les politiques à visée environnementale, notamment le plan de réduction d'utilisation des pesticides (Ecophyto 2018). L’INRA et le CNRS ont réalisé à leur demande une expertise scientifique collective (ESCo - Encadré 1) portant sur les impacts directs et indirects de l'utilisation du trait TH aux plans agronomique, environnemental, socio-économique et juridique – les impacts éventuels sur la santé humaine étant exclus du champ de cette ESCo. Quelques définitions préliminaires La notion de variété tolérante à un herbicide renvoie bien aux variétés cultivées dans lesquelles le trait TH a été introduit intentionnellement ; elle n'englobe pas la capacité propre d'une espèce à tolérer l'application d'un herbicide. Les principales espèces végétales considérées dans l'ESCo, qui ont fait l'objet de VTH, sont les espèces de grandes cultures de climat tempéré : maïs, soja, blé, colza, tournesol, betterave, riz, chicorée/endive. L'ESCo a pour objet le trait agronomique TH, quelle que soit la manière dont il est introduit dans des variétés cultivées (méthodes de sélection traditionnelle, mutagenèse ou transgenèse). Les méthodes de sélection traditionnelle s'entendent comme les procédés d'amélioration variétale uniquement basés sur des mécanismes mis en œuvre dans la nature : croisements sexués et sélection. Les termes "modification génétique" et "OGM" (organisme génétiquement modifié) sont utilisés au sens de la directive 2001/18 : ils recouvrent les modifications de l'ADN obtenues par mutagenèse, transgenèse ou fusion cellulaire, et les organismes qui en sont issus. La question centrale est celle de l'efficacité agronomique de la stratégie TH, usage couplé d'une VTH et de son herbicide associé, à court, moyen et long termes. Les effets de la culture de VTH vont dépendre du type d'herbicide auquel la variété est rendue tolérante, de l'espèce cultivée concernée et des systèmes de culture en jeu, mais aussi de l'ampleur de l'adoption de la VTH, qui est aussi fonction des conditions socio-économiques et juridiques. 1 La directive 2001/18/CE encadre la procédure d'autorisation de dissémination volontaire et de mise sur le marché des organismes génétiquement modifiés (OGM). Voir http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2001:106:0001:0038:FR:PDF 4 ESCo "Variétés végétales tolérantes aux herbicides" L'expertise vise à éclairer les possibles effets de la culture de VTH dans un contexte européen, c'est-à-dire pour des variétés non transgéniques et des systèmes de culture et un cadre socio-économique particuliers. Mais l'ESCo, exercice fondé sur l'analyse des publications scientifiques certifiées, est tributaire de l'existence de travaux académiques consacrés au sujet. Or les VTH les plus étudiées et documentées sont des variétés transgéniques cultivées uploads/Societe et culture/etude-cnrs-inra.pdf