Riz, blé et maïs : augmenter les protéines sans réduire les récoltes

Le riz, le blé et le maïs pourraient être sélectionnés pour fournir davantage de protéines utiles sans réduire les récoltes dont dépendent des milliards de personnes, selon de nouveaux travaux.

Cette recherche transforme des céréales du quotidien en leviers potentiels pour atténuer les carences en protéines et limiter la dépendance aux aliments d’origine animale, plus émetteurs.

Les céréales manquent de protéines

Qu’il s’agisse de riz, de blé ou de maïs, les résultats mettent en évidence une faiblesse nette des aliments les plus courants au monde : les calories sont faciles à obtenir, mais la qualité des protéines est souvent insuffisante.

En étudiant la manière dont les grains stockent leurs réserves alimentaires à l’International Rice Research Institute, la Dre Nese Sreenivasulu a expliqué pourquoi les sélectionneurs doivent diriger davantage d’azote vers les protéines des graines.

Cette limite n’est pas figée : elle peut être corrigée lorsque la sélection améliore à la fois la quantité de protéines et le profil en acides aminés, les briques élémentaires des protéines.

Ainsi, les assiettes quotidiennes de riz ou de maïs deviennent des cibles nutritionnelles, et plus seulement des sources d’énergie bon marché.

Les céréales apportent de l’énergie mais pas assez de protéines

Dans la plupart des céréales, l’essentiel des calories provient de l’amidon, le glucide de réserve que les plantes concentrent dans les graines pour alimenter la croissance future.

Le corps humain sait utiliser cet amidon comme carburant, mais il ne peut pas fabriquer toutes les composantes protéiques indispensables à la croissance.

« Rice feeds more than half of the world’s population, yet it is naturally low in protein (6%) and lack key essential amino acids that our bodies need for growth, immunity, and overall health, » a déclaré Sreenivasulu.

Une estimation mondiale publiée en 2019 évaluait la malnutrition protéino-énergétique - un déficit en calories et en protéines - à 14.77 millions de cas.

Les gènes aident à améliorer les protéines

À l’intérieur d’un grain, les sélectionneurs se heurtent à un arbitrage simple : l’amidon pour l’énergie face aux protéines pour le développement.

Quand la plante produit davantage d’amidon, il reste moins de ressources pour les protéines, à moins que le flux d’azote n’augmente lui aussi.

Certains gènes utiles pilotent des transporteurs d’acides aminés, des protéines porteuses qui acheminent ces éléments vers les graines en formation.

Les nouvelles variétés doivent donc accroître ce transfert sans rendre les grains plus petits, plus mous, ni plus difficiles à cuire.

Le riz peut gagner en protéines

Le riz à haute teneur en protéines a déjà montré qu’un aliment de base peut évoluer sans exiger des familles qu’elles changent leurs habitudes de repas.

Une étude précédente sur le riz a obtenu des lignées dépassant 14% de protéines et présentant un indice glycémique plus faible, c’est-à-dire une mesure de la réponse de la glycémie.

La lignée la plus performante contenait davantage de lysine - un acide aminé essentiel impliqué dans la croissance et la réparation - que les protéines céréalières ordinaires.

Une réduction des pics de glycémie pourrait compter dans les régions grandes consommatrices de riz, où diabète et déficit en protéines se recoupent fréquemment.

Cependant, augmenter les protéines peut avoir un effet inverse si le grain perd trop d’amidon ou si la plante produit moins de graines. Le blé illustre fortement ce compromis, car le remplissage du grain tend à diluer les protéines à mesure que l’amidon s’accumule.

Le riz et le maïs disposent d’une absorption d’azote plus souple pendant cette phase de remplissage, ce qui laisse plus de marge aux sélectionneurs. Malgré tout, chaque lignée prometteuse doit démontrer qu’elle répond aux besoins des marchés agricoles, et pas seulement aux résultats de laboratoire.

Le climat peut modifier les protéines

La pression climatique ajoute une difficulté supplémentaire : la chaleur et le dioxyde de carbone peuvent orienter la qualité des grains dans des directions opposées.

Un excès de dioxyde de carbone - le gaz qui alimente une grande partie du réchauffement actuel - peut stimuler l’amidon tout en abaissant la teneur en protéines du riz et du blé.

La chaleur, elle, peut augmenter le pourcentage de protéines en ralentissant la formation d’amidon, mais elle risque aussi d’altérer la qualité de cuisson et la texture.

Les sélectionneurs doivent donc mettre au point des céréales dont la valeur nutritionnelle reste stable sous stress météorologique, et pas seulement en conditions d’essais contrôlés.

Les choix alimentaires comptent

Une amélioration des protéines des céréales fonctionne au mieux aux côtés des légumineuses - haricots et pois - qui apportent déjà des protéines plus riches dans de nombreux régimes.

Une enquête alimentaire menée en Inde a montré qu’une consommation plus élevée de glucides augmentait les risques pour la santé de 14-30%, tandis que remplacer seulement 5% par des protéines réduisait le risque de diabète.

En considérant les régimes dans leur ensemble, les chercheurs ont également observé que des repas centrés sur les végétaux peuvent réduire la pollution liée à la production alimentaire.

Dans certains cas, ces changements pourraient diminuer les émissions jusqu’à 32%, tout en couvrant les besoins nutritionnels quotidiens.

La sélection doit protéger la qualité

L’enrichissement nutritionnel par biofortification - sélectionner des cultures pour qu’elles contiennent plus de nutriments - ne peut pas se concentrer uniquement sur les protéines.

Si de nouveaux gènes redirigent trop d’azote vers la graine, la plante peut perdre en tallage, en poids de grain ou en qualité à la consommation.

La sélection moderne peut empiler des allèles bénéfiques, c’est-à-dire des versions de gènes utiles, afin que plusieurs traits progressent ensemble au lieu d’entrer en concurrence.

Cette combinaison minutieuse est essentielle, car les agriculteurs écartent les cultures nutritives qui déçoivent au champ ou en cuisine.

Les agriculteurs ont besoin de profit et de rendement

Les agriculteurs évalueront ces céréales selon le rendement, le coût des semences, la qualité de mouture et la capacité du marché à payer un prix suffisant.

Des cycles de récolte du riz plus courts, d’environ 100-110 jours, pourraient aider là où les saisons de culture sont contraintes.

Les variétés à haute teneur en protéines doivent aussi conserver un goût familier, car une meilleure nutrition ne sert à rien si les familles évitent l’aliment.

La réussite du déploiement dépendra de programmes de sélection locaux, de systèmes publics de semences et de prix qui récompensent l’adoption.

Les céréales riches en protéines ne remplaceront pas des régimes diversifiés, mais elles peuvent rendre les calories quotidiennes plus « efficaces » là où les options sont limitées.

Les prochaines étapes devront évaluer ensemble rendement, goût, coût et performance face au climat, afin que de meilleures céréales atteignent les populations sans créer de nouvelles contraintes.