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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Comment nous pouvons faire survivre les plantes sans eau
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Avec la croissance de la population mondiale et les effets du changement climatique, nous allons devoir nourrir plus de personnes en utilisant moins de terre arable.
La biologiste moléculaire Jill Farrant étudie un phénomène rare qui pourrait nous y aider : « les plantes de résurrection », des plantes très résistantes qui revivent après leur mort. Représentent-elles un espoir de cultiver des plantes dans un monde de plus en plus chaud et sec ?
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
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Je crois que le secret pour cultiver
des plantes résistantes à la sécheresse
des plantes résistantes à la sécheresse
00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
qui assurera la sécurité alimentaire
dans le monde
dans le monde
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
est dans les plantes de résurrection,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
extrêmement desséchées sur la photo.
Vous devez penser que
ces plantes sont mortes
ces plantes sont mortes
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
mais elles ne le sont pas.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
Donnez-leur de l'eau
00:30
Give them water,
6
18400
1456
00:31
and they will resurrect, green up,
start growing, in 12 to 48 hours.
start growing, in 12 to 48 hours.
7
19880
5440
et elles ressusciteront, verdiront,
grandiront en 12 à 48 heures.
grandiront en 12 à 48 heures.
Alors, pourquoi je prétends que les
plantes résistantes à la sécheresse
plantes résistantes à la sécheresse
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
nous aideront à atteindre
la sécurité alimentaire ?
la sécurité alimentaire ?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
La population mondiale
actuelle est d'environ 7 milliards.
actuelle est d'environ 7 milliards.
On estime qu'en 2050,
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
nous serons entre 9 et 10 milliards,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
la plus forte croissance étant en Afrique.
Les organisations alimentaires
et agricoles
et agricoles
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
ont suggéré qu'on devrait
augmenter de 70%
augmenter de 70%
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
les pratiques agricoles actuelles
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
afin de répondre à ces besoins.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Vu qu'une plante est en bas
de la chaîne alimentaire,
de la chaîne alimentaire,
la plus grosse part devra être
fournie par des plantes.
fournie par des plantes.
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Ce pourcentage de 70%
ne prend pas en considération
les effets du changement climatique.
les effets du changement climatique.
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
Ceci est tiré d'une étude faite
par Dai, publiée en 2011 :
par Dai, publiée en 2011 :
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
il a pris en considération
tous les effets potentiels
du changement climatique
du changement climatique
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
et les a exprimés
parmi d'autres effets
parmi d'autres effets
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
qui favorisaient l'aridité, suite
à l'absence ou la diminution des pluies.
à l'absence ou la diminution des pluies.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
Les zones en rouge ici,
sont celles qui,
jusqu'à récemment,
jusqu'à récemment,
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
ont été utilisées avec
succès pour l'agriculture
succès pour l'agriculture
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
mais ne le sont plus
à cause du manque de pluie.
à cause du manque de pluie.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Ceci est la situation
qu'on prévoit pour l'an 2050.
qu'on prévoit pour l'an 2050.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
L'Afrique surtout,
mais le monde entier,
mais le monde entier,
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
sera en danger.
Nous devrons penser à de nouveaux moyens
pour produire notre nourriture.
pour produire notre nourriture.
01:54
We're going to have to think of some
very smart ways of producing food.
very smart ways of producing food.
34
102960
3656
Et de préférence, entre autres,
aux plantes résistantes à la sécheresse.
aux plantes résistantes à la sécheresse.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
L'autre chose à rappeler
à propos de l’Afrique
à propos de l’Afrique
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
est que son agriculture est
majoritairement pluviale.
majoritairement pluviale.
Obtenir des plantes résistantes
à la sécheresse n'est pas facile.
à la sécheresse n'est pas facile.
02:08
Now, making drought-tolerant crops
is not the easiest thing in the world.
is not the easiest thing in the world.
38
116080
3456
C'est à cause de l'eau.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
L'eau est essentielle à la vie
sur cette planète.
sur cette planète.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Tout être vivant,
tout organisme actif,
tout organisme actif,
des microbes à vous et moi
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
est constitué majoritairement d'eau ;
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
toutes les réactions vivantes
ont lieu dans l'eau ;
ont lieu dans l'eau ;
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
et la perte d'une petite
quantité d'eau est létale.
quantité d'eau est létale.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Nous sommes composés à 65% d'eau,
si nous en perdons 1%,
nous mourons.
nous mourons.
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
Mais nous pouvons changer
de comportement pour éviter cela,
de comportement pour éviter cela,
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
les plantes ne le peuvent pas.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Elles sont fixées au sol.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Déjà, elles ont besoin d'un
peu plus d'eau que nous,
peu plus d'eau que nous,
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
a little bit more water than us,
51
151160
3376
environ 95 % d'eau,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
et elles peuvent en perdre
un peu plus que nous,
un peu plus que nous,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
de 10 à 70 % en fonctions des espèces.
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
Mais pour une courte durée seulement.
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
La plupart d'entre elles vont essayer
de résister ou d'éviter la perte d'eau.
de résister ou d'éviter la perte d'eau.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Les plantes succulentes, ou grasses,
sont un exemple extrême de résistance :
sont un exemple extrême de résistance :
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
elles ont tendance à être petites,
très attirantes,
très attirantes,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
mais elles tiennent tellement à leur eau
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
que leur croissance en
est extrêmement ralentie.
est extrêmement ralentie.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Les arbres et arbustes sont un bon exemple
d'évitement de la perte d'eau,
d'évitement de la perte d'eau,
ils enfoncent leurs racines
très profondément
très profondément
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
jusqu'aux réserves souterraines d'eau
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
et ils y restent connectés en permanence
afin de rester hydratés.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Celui à droite est appelé un baobab,
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
aussi appelé « arbre à l'envers »
parce que l'écart entre le nombre
de branches et de racines et si grand
de branches et de racines et si grand
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
qu'on dirait qu'il est planté à l'envers.
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Bien sûr, les racines sont
indispensables à son hydratation.
indispensables à son hydratation.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Enfin, la stratégie la plus commune
d’évitement est celle des plantes vivaces.
d’évitement est celle des plantes vivaces.
Les plantes vivaces représentent
l'essentiel des ressources alimentaires.
l'essentiel des ressources alimentaires.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Sur la côte ouest de mon pays,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
durant l'année, il y a peu
de croissance végétale
de croissance végétale
mais dés qu'il y a les
pluies de printemps, on a ceci :
pluies de printemps, on a ceci :
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
la floraison du désert.
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
La stratégie des plantes vivaces
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
est de ne croître que
pendant la saison de pluie.
pendant la saison de pluie.
A la fin de la saison,
elles produisent des graines
elles produisent des graines
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
qui sont sèches, entre 8 à 10 % d'eau
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
mais tout à fait vivantes.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
Et tout ce qui est aussi sec
mais est quand même vivant
mais est quand même vivant
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
est appelé tolérant au dessèchement.
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
Dans cet état desséché,
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
les graines peuvent persister
dans des environnements extrêmes
dans des environnements extrêmes
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
pendant de longues périodes.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Quand la saison des pluies démarre,
les graines germent et croissent
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
et le cycle recommence encore et encore.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
On considère généralement que l’évolution
des graines résistantes à la sécheresse
des graines résistantes à la sécheresse
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
a permis la colonisation
et le développement des plantes à fleurs
et le développement des plantes à fleurs
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
ou angiospermes, dans les terres.
Revenons aux plantes vivaces qui sont
notre principale source de nourriture.
notre principale source de nourriture.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Blé, riz et maïs constituent 95%
de notre alimentation en végétaux.
de notre alimentation en végétaux.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Et c'est une bonne stratégie
04:50
because in a short space of time
you can produce a lot of seed.
you can produce a lot of seed.
96
278040
3176
qui permet d'avoir beaucoup de
graines en peu de temps,
graines en peu de temps,
04:53
Seeds are energy-rich
so there's a lot of food calories,
so there's a lot of food calories,
97
281240
2620
les graines sont riches en énergie
et donc en calories,
et donc en calories,
on peut les stocker en périodes
d'abondance pour celles de famine
d'abondance pour celles de famine
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
mais il y a un inconvénient :
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
les tissus végétaux, les racines et
les feuilles des plantes vivaces,
les feuilles des plantes vivaces,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
ont peu de caractéristique de tolérance,
évitement ou résistance à la sécheresse,
évitement ou résistance à la sécheresse,
05:06
do not have much
102
294160
1256
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
ils n'en ont pas besoin.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Ils poussent en saison pluvieuse
et ils ont les graines
et ils ont les graines
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
05:14
and they've got a seed
to help them survive the rest of the year.
to help them survive the rest of the year.
106
302320
3376
qui les aident à survivre
le reste de l'année.
le reste de l'année.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
En dépit de tous
les efforts en agriculture,
les efforts en agriculture,
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
pour obtenir des plantes
aux propriétés améliorées
aux propriétés améliorées
en résistance, évitement et tolérance,
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
surtout en résistance et évitement
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
car on a de bons exemples
pour comprendre ces mécanismes,
pour comprendre ces mécanismes,
on a encore de telles photos :
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
une culture de maïs en Afrique.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
Deux semaines sans pluie
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
et tout est mort.
Il y a une solution :
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
les plantes de résurrection.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Ces plantes peuvent perdre 95% de leur
eau cellulaire,
eau cellulaire,
persister dans un état sec pendant
des mois, voire des années,
des mois, voire des années,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
05:49
and give them water,
120
337000
1736
mais donnez-leur de l'eau
et elles vont verdir et
reprennent leur croissance.
reprennent leur croissance.
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Comme les graines,
elles tolèrent la sécheresse ;
elles tolèrent la sécheresse ;
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
comme les graines,
elles résistent aux conditions extrêmes.
elles résistent aux conditions extrêmes.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Et c'est un phénomène très rare,
il n'y a que 135 espèces de plantes
qui peuvent vivre ainsi.
qui peuvent vivre ainsi.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Je vais vous montrer une vidéo
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
du processus de résurrection
de ces trois espèces, dans cet ordre.
de ces trois espèces, dans cet ordre.
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
06:12
in that order.
128
360280
1216
En bas, il y a un axe temporel
pour voir comme c'est rapide.
pour voir comme c'est rapide.
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly it happens.
so you can see how quickly it happens.
130
362800
2736
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Applaudissements)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Impressionnant, hein ?
07:03
So I've spent the last 21 years
trying to understand how they do this.
trying to understand how they do this.
133
411800
4216
J'ai passé 21 ans à chercher
à comprendre comment elles font.
à comprendre comment elles font.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Comment ces plantes sèchent sans mourir ?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
J'étudie une variété
de plantes de résurrection,
de plantes de résurrection,
montrées ici en états hydraté et desséché,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
pour de nombreuses raisons.
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
L'une d'elles est que chaque plante
sert de modèle à une culture
sert de modèle à une culture
07:17
One of them is that each
of these plants serves as a model
of these plants serves as a model
138
425800
2856
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
que je veux rendre
tolérante à la sécheresse.
tolérante à la sécheresse.
En haut à gauche par exemple,
c'est une herbe,
c'est une herbe,
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
nommée Eragrostis nindensis,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
qui a un cousin proche
nommé Eragrostis tef,
nommé Eragrostis tef,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
souvent connu sou le nom « tef ».
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
C'est un aliment de base en Éthiopie,
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
sans gluten,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
et on aimerait le rendre
tolérant à la sécheresse.
tolérant à la sécheresse.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
L'autre raison pour mes
nombreuses recherches :
nombreuses recherches :
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
au départ, je voulais découvrir
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
si elles faisaient la même chose.
Utilisent-elles toutes le même mécanisme
pour perdre toute cette eau sans mourir ?
pour perdre toute cette eau sans mourir ?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
Alors j'ai opté pour une approche
des sytèmes biologiques
des sytèmes biologiques
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
afin de comprendre
la tolérance au dessèchement,
la tolérance au dessèchement,
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
une approche où on regarde l'ensemble :
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
des molécules à la plante entière,
au niveau écophysiologique.
au niveau écophysiologique.
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
Par exemple, on observe
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
les changements anatomiques
lors du dessèchement
lors du dessèchement
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
et leur ultrastructure.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
Nous observons le transcriptome,
08:05
We look at the transcriptome,
which is just a term for a technology
which is just a term for a technology
160
473800
3176
c'est le nom d'une technologie
qui permet d'étudier
qui permet d'étudier
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
les gènes activés ou désactivés
en réponse au dessèchement.
en réponse au dessèchement.
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
Les gènes codent des protéines
donc on observe le protéome.
donc on observe le protéome.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Quelles sont les protéines synthétisées
en réponse au dessèchement ?
en réponse au dessèchement ?
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Certaines protéines codent des enzymes
qui donnent des métabolites
qui donnent des métabolites
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
donc on observe le métabolome.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
C'est important car les plantes
sont fixées au sol,
sont fixées au sol,
elles utilisent ce que j'appelle un
arsenal chimique perfectionné
arsenal chimique perfectionné
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
pour se protéger contre
les attaques environnementales.
les attaques environnementales.
Donc il est important d'observer
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
les changements chimiques impliqués
lors du dessèchement.
lors du dessèchement.
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
Lors de la dernière étude au niveau
moléculaire, on observe le lipidome,
moléculaire, on observe le lipidome,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
les lipides qui varient
lors de l'assèchement.
lors de l'assèchement.
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
C'est aussi important
08:46
And that's also important
175
514559
1257
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
car toutes les membranes biologiques
sont faites de lipides,
sont faites de lipides,
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
elles tiennent leur rôle
car elles sont dans l'eau.
car elles sont dans l'eau.
Retirez l'eau et la membrane s'écroule.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Les lipides jouent aussi le rôles de
signaux d'activation des gènes
signaux d'activation des gènes
alors on utilise des études
physiologiques et biochimiques
physiologiques et biochimiques
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
afin de comprendre le rôle
des protecteurs putatifs
des protecteurs putatifs
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
qu'on a découverts dans nos autres études.
On utilise tout ceci pour comprendre
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
comment la plante réagit
à son environnement naturel.
à son environnement naturel.
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
J'ai toujours pensé
que je devais comprendre
que je devais comprendre
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
le mécanisme de la
tolérance au dessèchement
tolérance au dessèchement
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
afin de suggérer une
application biotique sensée.
application biotique sensée.
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
Je pari que certains se demandent :
« par application biotique,
« par application biotique,
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
veut-elle dire fabriquer des organismes
génétiquement modifiés ? »
génétiquement modifiés ? »
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
et la réponse à cette question est :
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
ça dépend de votre définition
de modification génétique.
de modification génétique.
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
Les plantes que nous mangeons
aujourd'hui : blé, riz et maïs,
aujourd'hui : blé, riz et maïs,
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
sont hautement modifiées,
comparées à leurs ancêtres
comparées à leurs ancêtres
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
mais nous ne les appelons pas OGM
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
car elles sont produites
conventionnellement.
conventionnellement.
Si vous pensez : vais-je mettre des gènes
de plantes résistantes dans ces cultures ?
de plantes résistantes dans ces cultures ?
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
La réponse est : oui.
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
Durant nos recherches,
nous avons tenté cette approche ;
nous avons tenté cette approche ;
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
plus exactement, mes
collaborateurs à l'UCT,
collaborateurs à l'UCT,
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
ont été à l'origine de cette démarche
ont été à l'origine de cette démarche
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
et je vais vous montrer
quelques résultats bientôt.
quelques résultats bientôt.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
Mais nous allons sommes sur le point
d'entamer une démarche très ambitieuse,
d'entamer une démarche très ambitieuse,
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
dans laquelle nous essayerons
d'activer une série de gènes,
d'activer une série de gènes,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
qui sont déjà présents dans chaque plante
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
mais qui ne sont pas activés
durant les sécheresses extrêmes.
durant les sécheresses extrêmes.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Je vous laisse décider
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
s'il faudrait les qualifier
d'OGM ou pas.
d'OGM ou pas.
Je vais vous donner quelques données
issues de la première étude.
issues de la première étude.
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
Pour ce faire,
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
je dois un peu vous expliquer
comment fonctionne un gène.
comment fonctionne un gène.
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Vous savez sûrement que
les gènes sont fait d'ADN à doubles brins,
les gènes sont fait d'ADN à doubles brins,
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
enroulés serrés, ils forment
les chromosomes
les chromosomes
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
10:40
that are present in every cell
of your body or in a plant's body.
of your body or in a plant's body.
216
628320
3160
qui sont présents dans toutes les cellules
du corps humain ou végétal.
du corps humain ou végétal.
Si vous déroulez l'ADN,
vous avez les gènes.
vous avez les gènes.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Chaque gène a un promoteur,
sorte d'interrupteur ON-OFF,
sorte d'interrupteur ON-OFF,
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
une partie codante du gène,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
et un terminateur qui indique la fin
d'un gène et le début du suivant.
d'un gène et le début du suivant.
10:55
which indicates that this is the end
of this gene, the next gene will start.
of this gene, the next gene will start.
222
643440
3600
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Mais les promoteurs ne sont pas
de simples interrupteurs,
de simples interrupteurs,
ils nécessitent un réglage fin,
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
beaucoup d'éléments doivent être présents
et validés avant d'activer le gène.
et validés avant d'activer le gène.
11:05
lots of things to be present and correct
before that gene is switched on.
before that gene is switched on.
225
653360
4040
Donc ce qui se fait
généralement en biotechnologie,
généralement en biotechnologie,
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
c'est qu'on utilise des promoteurs
déclenchables, qu'on sait comment activer.
déclenchables, qu'on sait comment activer.
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
On les associe au gène
qui nous intéresse
qui nous intéresse
puis on les met dans une plante
et on observe sa réponse.
et on observe sa réponse.
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
Dans l'étude dont je vais vous parler,
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
mes collaborateurs ont utilisé
un promoteur déclenché par la sécheresse
un promoteur déclenché par la sécheresse
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
découvert chez une
plante de résurrection.
plante de résurrection.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
C'est un promoteur sympa car
nous n'avons rien à faire.
nous n'avons rien à faire.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
La plante elle-même
reconnaît la sécheresse,
reconnaît la sécheresse,
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
On l'a utilisée afin d'activer les gènes
antioxydants des plantes de résurrection.
antioxydants des plantes de résurrection.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Pourquoi les gènes antioxydants ?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Tous les types de stress,
en particulier la sécheresse,
en particulier la sécheresse,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
provoque la formation de radicaux libres
ou espèces oxygénées réactives
ou espèces oxygénées réactives
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
qui endommagent et peuvent tuer la plante.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Les antioxydants stoppent
la détérioration.
la détérioration.
11:57
So here's some data from a maize strain
that's very popularly used in Africa.
that's very popularly used in Africa.
243
705360
3896
Donc, voici des données sur une souche
de maïs très utilisée en Afrique.
de maïs très utilisée en Afrique.
A gauche de la flèche
sont les plantes sans ces gènes ;
sont les plantes sans ces gènes ;
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
12:04
to the right --
245
712600
1256
à droite, les pantes avec
les gènes antioxydants.
les gènes antioxydants.
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
Après 3 semaines sans irrigation,
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
celles avec les gènes
se portent beaucoup mieux.
se portent beaucoup mieux.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
A propos de la dernière étude :
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
mes recherches ont démontré
une similarité considérable
une similarité considérable
entre le mécanisme de
tolérance au dessèchement
tolérance au dessèchement
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
des graines et des
plantes de résurrection.
plantes de résurrection.
Alors je me suis posé la question :
utilisent-elles les mêmes gènes ?
utilisent-elles les mêmes gènes ?
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Posée différemment :
les plantes résistantes
utilisent-elles des gènes
utilisent-elles des gènes
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
dérivés de ceux des graines résistantes
dans leurs racines et feuilles ?
dans leurs racines et feuilles ?
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
Ont-ils reconfiguré ces gènes
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
dans les racines et les feuilles
des plantes de résurrection ?
des plantes de résurrection ?
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
Et je réponds à cette question,
après de nombreuses recherches
de mon équipe
de mon équipe
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
et de récentes collaborations avec un
groupe de Henk Hillhorst aux Pays-Bas,
groupe de Henk Hillhorst aux Pays-Bas,
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
Mel Oliver aux États-Unis
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
et Julia Buintink en France.
La réponse est : oui.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
Il y a un ensemble de gènes
impliqués dans les deux cas
impliqués dans les deux cas
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
et je vais grossièrement l'illustrer
dans le cas du maïs.
dans le cas du maïs.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Les chromosomes en dessous
de l’interrupteur
de l’interrupteur
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
représentent tous les gènes nécessaires
à la tolérance à la sécheresse.
à la tolérance à la sécheresse.
Lorsque les grains de maïs sèchent
à la fin de leur cycle de vie,
à la fin de leur cycle de vie,
13:05
So as maize seeds dried out
at the end of their period of development,
at the end of their period of development,
269
773680
4256
ils activent ces gènes.
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
Les plantes de résurrection activent les
mêmes gènes lorsqu'elles se dessèchent.
mêmes gènes lorsqu'elles se dessèchent.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
Donc toutes les cultures actuelles ont
ces gènes dans leurs racines et feuilles,
ces gènes dans leurs racines et feuilles,
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
mais elles ne les ont jamais activés.
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
Elles ne les ont activés
que dans leurs graines.
que dans leurs graines.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Ce que nous essayons de faire,
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
c'est comprendre les signaux
cellulaires et environnementaux
cellulaires et environnementaux
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
qui activent ces gènes
dans les plantes de résurrection
dans les plantes de résurrection
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
afin d'imiter ce processus
dans les cultures.
dans les cultures.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Une dernière remarque :
ce que nous essayons de faire
en peu de temps
en peu de temps
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
est d'imiter ce qu'a fait la nature dans
l'évolution des plantes de résurrection,
l'évolution des plantes de résurrection,
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
il y a 10 à 40 millions d'années.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Mes plantes et moi vous remercions
pour votre attention.
pour votre attention.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biologyJill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.
Why you should listen
A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.
Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.
Jill Farrant | Speaker | TED.com