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Plantes et stress, entretien avec le professeur Nathalie Verbruggen

Elle traverse la vie le sourire aux lèvres : pas un sourire forcé de circonstances ni un rictus niais mais un signe fort de sa capacité d’émerveillement et de sa joie de regarder simplement autour d’elle, qui l’habitent depuis l’enfance. Ce don, elle a pu lui laisser libre cours dans sa passion, devenue son métier : la physiologie et la biologie moléculaire des plantes.

Connue pour sa grande modestie, elle doit bien admettre une « certaine facilité pour les études » qui l’a conduite à mener sa barque au plus haut niveau de la recherche, remarquée par deux sommités scientifiques, les professeurs Arsène Burny et Marc Van Montagu. Connue par ses nombreuses publications scientifiques, Nathalie Verbruggen est invitée aux quatre coins du monde pour présenter ses travaux. Sollicitée par l’Académie royale en 2006 pour participer à l’élaboration d’un rapport sur les OGM, elle vient de rejoindre, en juin 2011, les membres de la Classe des Sciences. Elle est professeur à l’Université libre de Bruxelles et directrice du Laboratoire de Physiologie et de Génétique moléculaire des Plantes.

Rencontre avec une femme de science qui a su préserver enthousiasme, simplicité et écoute des autres, de ses pairs mais aussi des citoyens dans les nombreux débats auxquels elle prend part sur le rôle de la Science dans la société.


Nathalie Verbruggen, deux événements, à vos yeux, ont changé votre vie !

Le premier « choc » est mon entrée à l’université et la découverte de la connaissance et d’un milieu intellectuel qui vont avoir un effet structurant et déclencheur de la suite de mon parcours. Pour moi, étudiante boursière qui avais dû affronter l’autonomie dès l’adolescence, c’était un basculement vers un autre monde, une ouverture vers des clés d’interprétation et une polyvalence de savoirs. En choisissant l’agronomie, j’allais bénéficier de la rigueur et d’une formation plurielle (l’agronomie a un pied en faculté des sciences et l’autre en sciences appliquées) pour apprendre à se promener dans un paysage, à comprendre les cycles de la nature, l’évolution des roches et des sols et, la relation des hommes à leur terroir.

Le second événement déterminant est lié à la chance d’avoir pu travailler dans l’équipe de Marc Van Montagu à Gand qui deviendra mon mentor et dont, l’enthousiasme, la manière d’« être » avec ses chercheurs (60 en 1988, 250 dix ans plus tard) et, le soutien indéfectible ont changé ma vie !

D’emblée, vous transcendez les cloisonnements et les frontières, académiques et autres, pour faire une recherche indépendante « in the best place to be » pour votre domaine d’intérêt.

Dans le cadre du cours de génétique dispensé à l’ULB, nous sommes amenés à visiter le « Laboratorium voor Planten Genetica » de la VUB où sont utilisés des outils moléculaires que je ne connais pas. Je commence ma thèse de doctorat à l’université bruxelloise flamande et la continue, comme Aspirante du FNRS, principalement à l’Université de Gand, suite à ma rencontre, en 1988, avec Marc Van Montagu, dont le Laboratoire a créé, cinq ans plus tôt, la première plante transgénique au monde ! Il m’interviewe sur base de mes excellents résultats académiques et me convoque à une réunion de tous les « team leaders » que comprend son équipe. Mon « examen d’entrée » réussi, le professeur Van Montagu me propose de poursuivre mon doctorat sur l’accumulation de la proline (un acide aminé) après un stress salin dans la plante modèle Arabidopsis thaliana, sujet qu’aucun de ses chercheurs ne traite. Je mesure bien ma chance : mener ma thèse en toute liberté, tout en profitant de la masse critique exceptionnelle offerte par la coexistence des groupes formant son laboratoire. Dans cet univers, Marc Van Montagu est là pour offrir la liberté de chercher – il n’est pas pensable pour lui que tout ne soit pas mis en œuvre pour tester une idée, mener à bien une « manip » – et apporter une écoute sereine et humaine à leurs difficultés. Faisant le trajet Bruxelles-Gand en train tous les jours, y compris après la naissance de mon premier fils, je traverse une période difficile avec des ennuis de santé. Me faisant une totale confiance, il me permet de reprendre mon souffle pour mieux redémarrer quand une heure plus clémente viendra. Une telle compréhension me permet de finir ma thèse et de la défendre à l’ULB, sous la double supervision de Burny et Van Montagu.

Pas de postdoctorat à l’étranger – où pourrait-on trouver mieux en biologie moléculaire des plantes que chez Van Montagu ! – mais toujours un ancrage bi-universitaire.

Oui, je deviens Chargée de recherches du FNRS en 1992, sous la responsabilité du professeur Robert Lannoye à l’ULB tout en continuant mes travaux avec Marc Van Montagu. Il me confie la création et la direction d’une unité de recherche dans son Laboratoire, d’abord sous contrat à durée déterminée de l’université gantoise qui se transformera en 1996 en poste à durée indéterminée de team leader du « Vlaams Instituut voor Biotechnologie » que Marc Van Montagu a contribué à créer.

Au cours de ces années gantoises de doctorat et post-doctorat, j’ai étudié l’homéostasie de la proline notamment en effectuant la première caractérisation moléculaire de sa voie catabolique dans les plantes et en montrant comment la régulation de ses voies métaboliques module la réponse des plantes au stress. Dans le cadre d’une étude plus large sur les étapes limitantes de la réponse aux stress osmotiques, mon équipe a travaillé sur une petite protéine de choc thermique. Nous avons pu montrer son rôle de protection comme chaperon moléculaire, dans la plante à l’état végétatif pendant le stress hydrique mais aussi dans la semence pendant la deshydration de l’embryon. De ces travaux, il en résultera notamment des plantes transgéniques plus tolérantes aux stress.

Robert Lannoye tombé malade inopinément, un poste de professeur en physiologie végétale est vacant à l’ULB. Je postule et depuis la fin des années 90’, ma carrière se passe à l’Université libre de Bruxelles.

Le passage de Gand à Bruxelles n’est pas un simple changement de lieu et de cadre de travail, n’est-ce-pas ?

Non, en effet ! Je change de thématique de recherche puisque mes travaux précédents étaient protégés par des brevets appartenant au VIB. Je redémarre sur un nouveau champ : la réponse des plantes aux stress métalliques.

En matière d’enseignement, la charge est bien remplie. J’enseigne la physiologie, l’écophysiologie, la biologie du développement et l’ingénierie génétique des plantes.

Je consacre ma période d’installation à la recherche de financements pour monter et équiper mon Laboratoire (Physiologie et Génétique moléculaire des Plantes) que j’inaugure début 2001.

En dix ans, votre cursus s’est enrichi de nouveaux ingrédients : la recherche toujours de haut niveau mais sur un autre axe, l’enseignement universitaire, la vulgarisation et le débat citoyen, et enfin la coopération au développement.

J’ai eu la grande chance de côtoyer ceux qui avaient créé la première plante transgénique et de mener une recherche fondamentale en connaissant les outils qui permettent de modifier le patrimoine génétique. L’envie d’expliquer, de sensibiliser, mais avec l’objectivité, l’analyse rationnelle des données du scientifique est venue naturellement.

J’ai été sollicitée comme expert dans les débats sur les OGM, au début en discussion tripartite avec des ONG comme Terre des Hommes ou Greenpeace, des entreprises et le monde scientifique, ramenés aujourd’hui le plus souvent à une confrontation bilatérale ; les entreprises n’y participant plus. L’État, les pouvoirs publics sont encore trop souvent les grands absents. Je reviendrai sur cette question en abordant mon entrée à l’Académie et la rédaction du rapport CAPAS sur les OGM.

D’autres questions citoyennes retiennent mon attention comme la disparité Hommes/Femmes notamment en Science.

La coopération en matière d’enseignement et de recherche est devenue, alors que je ne m’y attendais pas, quelque chose d’important dans ma vie. Depuis 2005, j’enseigne et je participe à des projets de recherche à l’Université de Lubumbashi, seule diplomante dans la région, d’abord dans le cadre d’un projet interuniversitaire ciblé de la « Commission Universitaire pour le Développement », aujourd’hui dans le cadre d’un master financé par l’asbl « Biodiversité au Katanga ».

Venons-en à vos axes de recherche.

Depuis mon intégration à l’ULB, je travaille sur la réponse des plantes aux stress métalliques, leur capacité à accumuler ou au contraire à les exclure. Il y avait déjà, en écologie à l’ULB, une expertise sur des plantes adaptées à des terrains hautement contaminés, ce qui a aiguillé mon choix.

Le métal examiné de manière prioritaire dans nos travaux est le cadmium, un des éléments les plus toxiques pour les êtres vivants. L’accumulation du celui-ci dans les sols est une préoccupation environnementale et de santé humaine au niveau mondial. Les plantes représentent la principale voie de contamination pour l’Homme. Nous avons choisi comme modèles d’étude pour comprendre les étapes clés de l’accumulation et de la toxicité de ce métal des espèces hyperaccumulatrices de cadmium, capables d’accumuler au niveau de leurs feuilles des concentrations exceptionnelles sans symptômes visibles de toxicité, et suffisamment proches de l’espèce modèle Arabidopsis thaliana pour en utiliser les outils moléculaires. Ces plantes sont des organismes fascinants capables d’accumuler au niveau cellulaire les plus hautes concentrations en cadmium connues à ce jour.

Grâce à plusieurs approches, nous avons identifié un gène codant pour une pompe à métaux, qui est surexprimé dans plusieurs espèces végétales hyperaccumulant le cadmium et qui est impliqué dans le transfert du zinc et du cadmium des racines vers les parties aériennes. Jusqu’à présent ce gène est le seul connu pour être responsable des caractères d’accumulation et de tolérance à ces éléments. D’autres gènes surexprimés dans les plantes hyperaccumulatrices de cadmium font aussi l’objet d’études, comme ceux des métallothionines.

À ce stade, nous abordons essentiellement des questions de recherche fondamentale sur l’évolution des végétaux, et de biologie cellulaire. Nos travaux visent à identifier les mécanismes de régulation des concentrations des éléments métalliques pour aboutir à des applications en environnement et en santé humaine. Sur base des connaissances du déterminisme génétique de l’accumulation de cadmium dans les plantes, nous pouvons moduler l’accumulation de ce métal. Soit on force le caractère donné, pour des objectifs de décontamination des sols, soit, au contraire, on l’inhibe pour la consommation alimentaire.

L’arrivée de Christian Hermans dans notre équipe a favorisé le renforcement de la problématique de la sécurité alimentaire en travaillant sur l’amélioration de la qualité nutritionnelle des plantes cultivées, et l’ efficience des plantes à utiliser les nutriments. Ici aussi nous retrouvons les préoccupations de santé humaine et environnementales.

Enfin, mon activité dans la coopération au développement m’ a aussi permis d’étudier des espèces végétales uniques de la ceinture cuprifère au Katanga. Nous avons mis en évidence un modèle végétal original qui se caractérise par un besoin en excès de cuivre, une stratégie d’exclusion limitant le transfert du cuivre dans les parties aériennes, permettant de résister aux concentrations exceptionnelles de ce métal dans le milieu. La présence de bactéries endophytes ayant une multirésistance exceptionnelle aux métaux a également été mise en évidence des plusieurs cuprophytes, ces bactéries pourraient jouer un rôle dans l’adaptation des plantes à leur milieu extrême.

Vous bénéficiez d’une réputation scientifique internationale dans cette thématique de « plantes et stress ».

Oui, j’ai essayé de maintenir un niveau dense de publications et dans des revues qui comptent et ai participé à de nombreux colloques et séminaires internationaux. Je me suis investie aussi dans des projets conjoints, notamment deux « PAI » échelonnés sur dix ans coordonnés par l’Université de Gand, un grand projet européen sous la direction d’ Oxford et une collaboration avec l’Université des Sciences et Techniques de Lille .

Votre rigueur et votre curiosité d’esprit vous valent d’être souvent sollicitée pour des débats et missions de vulgarisation. C’est d’ailleurs à l’occasion d’un état de la question sur les organismes génétiquement modifiés que vous avez eu vos premiers contacts avec l’Académie royale ?

J’ai participé à l’élaboration du rapport de la « Royal Belgium Academy Council of Applied Science » destiné à évaluer la situation des plantes transgéniques dix ans après leur introduction commerciale et d’expliquer ce qu’est un OGM, pourquoi on en produit, quels en sont les risques, le tout en se basant sur des faits scientifiques.

Il ne faut pas perdre de vue que la transgenèse constitue aussi un outil précieux pour la recherche fondamentale et la compréhension du vivant, indépendaemment de toute exploitation commerciale. Dans l’amélioration des plantes cultivées, cet outil s’est ajouté aux autres pratiques de modification du patrimoine génétique. L’Homme, depuis qu’il est devenu agriculteur a profondément modifié les caractères des plantes qu’il consomme. Les plantes n’ont en général pas évolué pour être mangées et il a fallu toute l’ingénierie des sélectionneurs pour connaître nos variétés actuelles. La transgenèse poursuit les mêmes objectifs que l’amélioration classique réalisée par croisements et mutagenèse mais utilise une approche plus ciblée tout en contournant certaines limites inhérentes aux croisements.

Notre rapport formule deux rappels importants : les OGM sont à analyser au cas par cas d’une part, mais aussi en distinguant l’outil et l’utilisation qu’on en fait, le contenu (la propriété conférée à la plante) et la technique. Dans l’analyse des risques, il faut faire la part des choses entre les conséquences de l’ingéniérie génétique et les risques liés à l’activité agricole. Une manière de rappeler que l’agriculture est une activité qui influence l’environnement et que le risque zéro n’existe pas même dans l’agriculture biologique.

Cet examen nous a conduit à proposer des lignes directrices concernant la recherche, la production et les mécanismes de prise de décision.

Le rapport n’élude pas la question du risque de dépendance économique envers les entreprises multinationales ?

Ce risque est indéniable ! La recherche transgénique et les dossiers de commercialisation coûtent très cher et ce sont donc uniquement les multinationales qui peuvent investir de telles sommes. Si une université actuellement crée une spinoff pour améliorer certains aspects de l’agriculture par ingénierie génétique, elle ne peut atteindre la phase de l’application qu’en se faisant racheter par une multinationale. L’abandon systématique du financement de la sélection végétale par les autorités publiques, comme l’indique notre rapport, a créé un déséquilibre majeur public-privé. Il est urgent d’inverser cette tendance en mettant en oeuvre des politiques publiques, nationales et européennes, visant à développer la recherche publique dans ce domaine et à assurer une plus grande accessibilité financière de la technologie transgénique, notamment pour les petites entreprises.

Une autre dimension m’interpelle : le souci de ne pas priver les Pays en développement de ces techniques et de leur laisser le choix de décider, bien que les problèmes de l’agriculture dans ces régions trouvent largement leur origine dans un manque d’accès aux bonnes terres et un manque de mécanisation.

Maud Sorède, mai 2011.

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