Les pieds de riz absorbent de plus en plus d’arsenic par leurs racines. C’est surtout en Asie que les niveaux d’arsenic augmentent dans les nappes souterraines, et cela est dû à l’utilisation accrue d’engrais.
Photo: ©Shutterstock

Un riz résistant à l’arsenic

La riziculture est exposée au risque de contamination par l’arsenic qui pénètre dans les grains de riz par l’intermédiaire des racines de la plante. Après avoir testé plus de 4 000 variétés de riz, un consortium germano-chinois de recherche vient d’en découvrir une qui est tolérante à cette toxine.

La culture du riz, denrée alimentaire de base, est potentiellement exposée à la contamination par l’arsenic qui peut pénétrer dans les grains de riz par l’intermédiaire des racines. Un consortium germano-chinois de recherche dirigé par le professeur docteur Rüdiger Hell, du Centre d’études des organismes à l’université de Heidelberg, Allemagne, et par le professeur docteur Fang-Jie Zhao, de l’université agricole de Nanjing, en Chine, a étudié plus de 4 000 variétés de riz et en ont découvert une qui tolère cette toxine. Cette variété vient bien dans les champs contaminés par de l’arsenic, mais ses grains en contiennent nettement moins que ceux des autres variétés. Elle renferme par ailleurs des niveaux élevés de sélénium, un précieux oligoélément. 

Comme l’expliquent les chercheurs ayant mené l’étude, on note, surtout en Asie, que des quantités croissantes d’arsenic, un métalloïde toxique, pénètrent dans les nappes souterraines, par exemple à la suite d’une fertilisation à grande échelle du sol ou par l’intermédiaire des boues d’épuration. Le riz étant cultivé dans des champs inondés d’eau, il absorbe des quantités particulièrement élevées d’arsenic par ses racines. C’est ainsi que cette substance potentiellement cancérigène entre dans la chaîne alimentaire. Selon Rüdiger Hell, en Asie, les niveaux de contamination par l’arsenic sont si élevés dans certains sols qu’ils entraînent des pertes considérables de récoltes, car l’arsenic est également toxique pour les plantes. 

Dans le cadre de leur projet, les chercheurs ont exposé plus de 4 000 variétés de riz à de l’eau contenant de l’arsenic et ont suivi leur croissance. Une seule des variétés examinées s’est avérée tolérante au métalloïde toxique qu’est l’arsenic. Cette variété de riz, appelée astol1, se distingue des autres, sur le plan biologique, par ce qu’on appelle une mutation ponctuelle en une seule protéine. 

« Cette protéine fait partie intégrante d’un complexe détecteur et elle contrôle la formation d’un acide aminé, la cystéine, qui est une importante substance de base dans la fabrication des phytochélatines. Ces substances ont un effet décontaminant et sont produites par les plantes en réponse à des substances nocives afin de les neutraliser, » explique Rüdiger Hell, qui étudie le rôle de ce complexe détecteur avec les membres de son équipe. L’arsenic neutralisé est stocké dans les racines avant de pouvoir pénétrer dans les grains de riz comestibles et constituer une menace pour l’être humain. 

Les grains de la variété astol1 contiennent moins d’arsenic et plus de sélénium 


Les tests sur le terrain ont montré que les grains de riz astol1 contenaient un tiers d’arsenic en moins que les grains de riz traditionnels également exposés à de l’eau contenant de l’arsenic. En outre, les chercheurs ont également constaté qu’ils contenaient 75 pour cent de plus de sélénium, un oligoélément vital qui contribue notamment à la production des hormones de la glande thyroïde. En termes de rendement, le riz astol1 n’est pas différent des variétés de riz traditionnelles à haut rendement. Cette variété est par conséquent particulièrement bien adaptée à une utilisation agricole.

« À l’avenir, on pourra cultiver du riz astol1 dans les régions contaminées par l’arsenic pour assurer l’alimentation des populations tout en luttant contre la carence en sélénium liée à l’alimentation, » espère le docteur Sheng-Kai Sun. Ce jeune chercheur a joué un rôle déterminant dans la découverte de la variété de riz tout en préparant son doctorat à l’université agricole de Nanjing. 

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue spécialisée « Nature Communications ». 

(idw/Université de Heidelberg/wi)

Publication initiale :
S.K. Sun, X. Xu, Z. Tang, X.Y. Huang, M. Wirtz, R. Hell, F.J. Zhao: A molecular switch in sulfur metabolism to reduce arsenic and enrich selenium in rice grain (2021). Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-21282-5

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