Le dossier de la semaine
La chronique d’Ln de la semaine
Darwin au cinéma:
- Pour les petits (et pourquoi pas les grands…): Les pirates! Bons à rien, mauvais en tout
- Pour les plus grands: Au commencement…
Les quotes de la semaine
- “Avec toutes les saloperies qu’il y a dans l’alimentation, heureusement qu’il nous reste l’alcool pour oublier qu’on mange” – Laurent Ruquier
- “Quand un homme a faim, mieux vaut lui apprendre à pêcher que de lui donner un poisson” – Confucius
(Si vous avez manqué le début, c’est par ici: le défi alimentaire 1/2)
La semaine dernière, nous avons dressé un constat un peu mitigé de la réalité alimentaire aujourd’hui et des défis de demain. En résumé, tout le monde n’est pas nourri à sa faim alors que la demande va croissant et que les filières sont déjà saturées. Nous avons vu les limites de l’expansion et de l’intensification sous l’angle de leur impact environnemental. Nous savons que l’augmentation du niveau de vie dans les pays en forte croissance (Chine, Inde, Brésil notamment) s’accompagne d’une transition alimentaire impliquant d’élever encore plus d’animaux alors que les calories animales sont terriblement demandeuses en termes d’énergie, d’eau et ont un impact environnemental super important.
Alors quelles sont les solutions? C’est ce que nous allons tenter de voir cette semaine. Nous allons rapidement survoler l’entomophagie, suggérée par Pierre Kerner, soit l’idée de manger des insectes. Nous examinerons ensuite le bio, piste généralement présentée comme alternative saine et durable à l’agriculture intensive. Nous parlerons un peu d’agriculture intégrée et finalement nous nous étendrons sur les solutions que proposent les scientifiques à travers une étude publiée en octobre dernier dans la revue Science et nous verrons que pour venir à bout d’un problème complexe, on ne peut pas se contenter de solutions à l’emporte-pièce.
L’entomophagie
Je vous avouerai que lorsque Pierre a suggéré cette approche, accompagnée comme il se doit d’un livre de recettes (quand on est strange and funky, on a une réputation à tenir), je me suis dit que j’en toucherais un mot ici sous forme de clin d’œil. Sauf que… Après avoir lu l’article que Pierre a indiqué dans son commentaire, je me suis rendu compte que des gens très sérieux prenaient cette piste très au sérieux. Le papier en question est une présentation des travaux de plusieurs équipes de l’Université de Wageningen aux Pays-Bas qui bossent sur cette approche. Extraits choisis:
Environ 80% de la population mondiale mange des insectes. Sous les tropiques en particulier, ils font partie du régime ordinaire. Les insectes sont mêmes considérés comme des gâteries, pas juste comme des substituts car on ne trouverait rien d’autre. Les chenilles et les sauterelles sont populaires en Afrique. Les guêpes sont une délicatesse au Japon. Les crickets se mangent en Thaïlande. En Chine, on ne recule même pas devant le scorpion, proche cousin des insectes (…)
Les experts indiquent que les insectes ne sont pas juste succulents; leur élevage est bien plus durable que celui du bétail à tous les niveaux: les quantités d’eau nécessaires à leur production sont ridicules à côté de ce qu’il faut pour un kilo de viande de bœuf. Pas besoin d’antibiotiques. Les insectes ne sont pas porteurs de maladies transmissibles à l’espèce humaine. Et leur croissance est très efficace.
Effectivement, l’article indique qu’ils “aiment” vivre dans le noir les uns sur les autres et que, du fait de leur sang froid, ils convertissent 60% de ce qu’ils ingèrent en masse corporelle (vs 13% pour le bœuf par exemple).
Les insectes présentent un intérêt nutritionnel élevé: ils constituent une riche source de protéines, d’acides gras sains et de vitamines et minéraux importants. Avec 100 grammes de viande d’insecte, un adulte a couvert la totalité de ses besoins journaliers en protéines, en fer et vitamine B. (…)
Seule les régimes alimentaires occidentaux excluent totalement les insectes – si on fait abstraction du quart de kilo que nous ingérons chaque année sans le remarquer dans notre beurre de cacahuète, les légumes mal lavés ou encore les colorants roses à base de cochenille. (…)
La consommation à large échelle d’insectes est viable et constitue une solution écologique et durable pour faire face au défi de nourrir une population croissante avec suffisamment de protéines. Et pour nourrir les élevages d’insectes, il suffit de déchets ou de fumier, ce qui permettrait en outre d’éliminer les surplus (…)
A l’heure actuelle, il n’existe que quelques éleveurs d’insectes au Pays-Bas.
Ce qui semble amplement suffisant car il n’y a pas vraiment de marché grand public pour le moment.
“C’est un vrai challenge de convaincre les Néerlandais à croquer dans une tête de sauterelle” indique l’un des entomologistes participant aux recherches, “la barrière culturelle et psychologique est difficile à franchir”. Le chercheur estime que pour conquérir les consommateurs, il faut éviter que les insectes soient trop reconnaissables: par exemple, on pourrait ajouter des protéines d’insectes dans la viande des garnitures de pizzas ou ajouter de la viande d’insecte dans les nuggets surgelés de poulet ou de porc”….
Voilà… On trouve plein d’autres ressources sur le sujet dans l’entrée “Entomophagie” sur Wikipédia, très complète, pour celles et ceux que ça intéresse.
Suivant directement le commentaire de Pierre Kerner qui nous proposait d’explorer cette piste, un commentaire de Didier Barthes nous proposait une réflexion sur son blog critiquant cette piste arguant d’une part qu’on propose en général de manger ces insectes frits, ce qui n’est pas idéal sur le plan diététique et se demandant, d’autre part, s’il ne s’agissait pas de l’étape suivante d’une fuite en avant effrénée: après avoir bouffé toute la viande, tous les poissons, on passerait aux insectes. Et quand on les aura finis, on s’attaquera aux bactéries? L’auteur du billet pense qu’il faudrait revoir notre croissance démographique plutôt que trouver toujours de nouveaux moyens de la soutenir. Le débat est ouvert.
Le bio
Impossible de regarder un reportage traitant de questions alimentaires qui ne se termine pas par une injonction à bouffer bio. OK, j’exagère un peu, mais il faut tout de même admettre que le bio est présenté comme une panacée: des fruits et légumes meilleurs pour la santé et pour la nature grâce à des procédés non-intensifs respectueux des gens et de la planète. Qui dit mieux?
Ce n’est pas un hasard si le Grenelle Environnement, un ensemble de rencontres politiques organisées en France en septembre et octobre 2007, visant à prendre des décisions à long terme en matière d’environnement et de développement durable, avait fixé à la France des objectifs ambitieux en matière de développement de l’agriculture bio: 20 % de produits biologiques dans la restauration collective en 2012 et passer en agriculture biologique 20% de la surface agricole utile en France en 2020. Rien que ça!
Comme tout quarantenaire bobo qui se respecte, je me suis laissé conquérir par les promesses du bio. Mais ma foi a été passablement ébranlée lorsque j’ai lu le livre “Denialism” du journaliste scientifique américain Michael Specter. Livre absolument génial, que je vous recommande chaleureusement d’ailleurs. Il passe en revue les attaques que subit la science de toutes parts et la montée des peurs irrationnelles (peur des vaccins, de la génétique, etc.) C’est bien écrit, richement documenté, ça se lit comme de rien. Mais il m’a franchement surpris en indiquant que la mode du bio et la demande croissante pour les produits bio vont de pair avec une sorte de militantisme anti-progrès qui veut croire à un retour possible à une espèce de jardin d’Eden. En fait, plus que choqué, ça m’a surtout vexé. Car je ne me sens pas du tout faire partie de la clique de fondamentalistes anti-science qu’il décrit et pourtant, comme tout le monde, j’achète de temps en temps des produits bio.
Lorsque j’ai parlé à Jorj McKie de mon projet de dossier, il m’a prêté un petit livre intitulé “BIO Fausses promesses et vrai marketing” de Gil Rivière-Wekstein, le fondateur de la revue mensuelle agriculture et environnement, spécialiste des questions agricoles et environnementales. L’auteur a mené l’enquête avec rigueur pour passer à la moulinette chacune des idées reçues qui sont véhiculées par le sujet du bio. Je trouve l’approche plus intelligente que celle de Specter en l’occurrence car moins militante et systématiquement étayée. Là aussi, extraits choisis:
Idée n°1: Le bio est meilleur pour la santé
En 2003, l’Agence française de sécurité sanitaire des aliments (Afssa, aujourd’hui intégrée dans l’Anses, l’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) a publié un important rapport sur ce sujet, dont les conclusions sont sans appel: “L’ensemble des données examinées dans le cadre de cette évaluation a montré, de manière générale, peu de différences significatives, et reproductibles, entre la composition chimique des matières premières issues de l’agriculture biologique et celles issues de l’agriculture conventionnelle. Les résultats des études sont parfois contradictoires. Les nombreux facteurs de variation intervenant dans la composition chimique et la valeur nutritionnelle des aliments (variété/race, saison, climat, stade de maturié ou de développement, stockage, conduite d’élevage…) sont souvent plus importants que l’impact des facteurs liés strictement au mode d’agriculture (nature de la fertilisation, des traitements sanitaires…)”
L’étude de l’Afssa vient d’être réactualisée par le nutritionniste Léon Guéguen et le toxicologue Gérard Pascal, directeurs de recherches honoraires de l’Inra. “En Europe du Sud, la principale motivation d’achat des produits AB demeure la protection de la santé. Pourtant, la vocation première de l’AB [pour Agriculture Biologique], reconnue par ses protagonistes officiels, est la préservation de l’environnement, et non pas la nutrition et la santé des consommateurs. L’AB a une obligation de moyens mais pas de résultats concernant les qualités nutritionnelles, sanitaires et gustatives de ses produits”, notent-ils en guise d’introduction.
“Face à la cacophonie actuelle des messages qui circulent, à tous les niveaux, vantant la qualité supérieure des aliments bio, il nous a semblé utile de refaire le point à partir du rapport de l’Affsa publié en 2003, et en y ajoutant les données nouvelles publiées (plus de 100 références)”, expliquent les deux experts, qui relèvent quelques différences dans certains fruits et légumes bio, comme “des teneurs plus élevées en vitamine C et en polyphénols, mais plus faibles en caroténoïdes“. “L’un des points forts du bio, c’est la richesse en antioxydants” affirme Bruno Taupier-Létage, responsable qualité à l’Itab [l'Institut Technique de l'Agriculture Biologique]. “La plante produit ces micro-constituants en réaction à certains stress comme l’attaque des ravageurs. En bio, elle doit se défendre par ses propres moyens”, explique-t-il. “Ce qui est parfaitement vrai. Toutefois, il faut également préciser que la formation des polyphénols s’accompagne de celle de centaines de métabolites secondaires [c'est à dire des molécules qui n'appartiennent pas au métabolisme primaire, comme des tanins par exemple], qui sont pour certains des toxines à action insecticide ou fongicide, et dont seulement quelques-uns on été étudiés pour leur toxicité, notamment les glycoalcaloïdes de la pomme de terre et de la tomate”, relativisent Léon Guéguen et Gérard Pascal. Pour eux, “les faibles différences observées entre aliments bio et conventionnels n’ont aucune répercussion significative sur la nutrition et la santé.
Les tenants du bio établissent un lien de causalité entre l’utilisation de pesticides et des cancers
Des propos que tenait précisément Claude Aubert en… 1979! “De nombreux indices montrent que, en dépit des progrès de la médecine, l’état de santé général de la population ne cesse de se dégrader et que cette évolution va en s’accélérant”, assurait le secrétaire général de Nature & Progrès (N&P). Or, comme l’a démontré un groupe de chercheurs travaillant dans le cadre de l’Observatoire européen des espérances en santé, on vit aujourd’hui sans incapacité jusqu’à 68 ans en moyenne dans l’Union européenne. En France, grand pays agricole, ces chiffres s’élèvent à 68 ans pour les hommes et 69 ans et 8 mois pour les femmes, alors qu’en Allemagne, il se situent respectivement à 63 ans et 62 ans. Toujours dans l’Hexagone, l’espérance de vie atteint 77,5 ans pour les hommes et 84,4 pour les femmes (chiffres de 2007), alors qu’en 1979, elle n’était respectivement que de 70 ans et 78 ans. En trente ans, elle n’a donc cessé d’augmenter, infirmant toutes les prédictions pessimistes de Claude Aubert, qui déclarait que “la mortalité, qui avait nettement diminué entre 1950 et 1971, recommence à augmenter légèrement”.
Gil Rivière-Wekstein démonte aussi cette idée qui veut que si les vieux vivent de plus en plus vieux, c’est parce qu’ils ont mangé bio à la cantine toute leur enfance, à l’époque d’une agriculture sans pesticides… Le problème, c’est que cette agriculture sans pesticides n’a jamais existé. En tout cas pas à la fin du XIXe / début du XXe. Documents à l’appui, l’auteur démontre qu’on faisait un usage massif d’insecticides: charbon-engrais contre le phylloxéra en 1890, capsules Jamin au sulfure de carbone et à la benzine en 1891. Désinfection des vignes et des arbres fruitiers avec du Lysol, une solution à base d’huiles lourdes de goudron de houille qui assure un traitement réparateur contre le phylloxera. On faisait également joyeusement usage de bouillies à base de mercure, des mélanges à base de térébenthine ou encore de jus de nicotine.
À partir des années 1950, nous dit l’auteur, les insecticides naturels ont progressivement disparu de la palette des produits phytosanitaires. Les agriculteurs leur préféraient en effet, des produits de synthèse plus performants. Seuls les agriculteurs “bio” ont continué à les utiliser, quitte à recourir à certains produits interdits depuis lors, compte tenu de leur toxicité. C’est le cas de la nicotine, un alcaloïde dont les propriétés insecticides sont bien connues et qui a été autorisé en agriculture biologique jusque dans les années quatre-vingt-dix… Alors qu’il est 40 fois plus toxique pour l’homme que le DDT! C’est aussi le cas de la roténone, un produit issu de plantes tropicales, très toxique pour les poissons et divers insectes – qu’il paralyse -, et qui est probablement à l’origine de certains cas de maladie de Parkinson. Car qui dit “pesticides naturels” ne dit pas “pesticides sans danger”!
Bon. Le bio n’est pas meilleur pour la santé. Mais alors, idée n° 2: il est meilleur au goût…
On ne souffle pas les goûts et les couleurs… L’auteur cite, entre autres, une enquête réalisée par 60 millions de consommateurs, dans son n° 446 de février 2010:
Lors de quatre séances de dégustation, soixante consommateurs ont été invités à communiquer leur impression générale sur le goût et la texture de plusieurs sortes d’œufs. “Les résultats de notre dégustation vont en décevoir plus d’un”, avertit le mensuel. Et pour cause! Les œufs de poules élevées en cage obtiennent la meilleure note, avec les œufs Label Rouge. Quant à l’œuf le moins apprécié, il s’agit d’un œuf bio!
Après, ce genre de résultats sont à considérer avec prudence, bien sûr: on ne souffle pas les goûts et les couleurs. Mais ce genre de tests démontrent que le bio n’est pas objectivement meilleur que le non-bio.
OK, mais idée n° 3: le bio est bon pour l’environnement!
Oui… Et non… C’est compliqué. L’agriculture bio est une démarche respectueuse de l’environnement. C’est sa raison d’être, c’est inscrit dans son ADN. Mais… Il y a plusieurs mais…
Avec des chutes de rendement de l’ordre de 30% à 50% pour le blé, les conséquences sur l’usage des sols et le climat ne sont pas négligeables. Ces chutes entraînent en effet une augmentation proportionnelle des surfaces cultivées, et par conséquent, des émissions de gaz à effet de serre.
L’auteur – qui expose également les positions des partisans du bio – indique que selon ceux-ci, on ne devrait pas se livrer à ce genre de comparaisons, car
Le passage à la consommation bio engendre moins de consommation carnée, donc moins d’élevage à viande, donc moins de céréales et oléagineux pour le bétail, et plus de surfaces pour l’alimentation humaine.
Personnellement, j’aime beaucoup cette idée, mais j’ai un peu de peine avec cet argument. La palette de viandes bio dans les supermarchés ne fait que croître à vue d’œil et je n’ai rien trouvé dans le cahier des charges “Bio Suisse” qui pousse à la réduction de la consommation de viande. Ceci dit, l’idée de réduire la consommation de viande, est une piste intéressante. Bio ou pas bio. On y reviendra plus tard.
L’Inra a réalisé entre 2001 et 2004 une évaluation agri-environnementale de la conduite de la vigne en agriculture biologique et en production intégrée. Il n’y a pas photo:
L’impact environnemental de la production intégrée est plus favorable que celui de l’agriculture biologique, notamment au niveau des indicateurs phytosanitaires. Pour principale raison, le nombre de passages pour les applications de cuivre, qui a un impact important sur le sol mais aussi sur les eaux de profondeur et l’air. En effet, pour faire face aux attaques de mildiou ou d’oïdium, les agriculteurs bio sont bien obligés de traiter. Comme ils ne disposent pas de produits de synthèse, ils ne peuvent utiliser que des formulations à base de soufre ou de cuivre. Or l’efficacité de ces produits n’étant pas extraordinaires, les doses utilisées sont importantes – jusqu’à plusieurs kilos à l’hectare – et les passages, fréquents.
Le cuivre est super toxique et il n’est pas biodégradable. Il s’accumule année après année dans la terre:
(…) Les autorités sanitaires communautaires sont mal à l’aise avec le dossier. Il est vrai que l’on ne peut indéfiniment déverser des produits non biodégradables sur les sols. “Épandre cinq kilos par an correspond à déverser sur les sols une demi-tonne de cuivre sur chaque hectare au bout d’un siècle”, explique Denis Dubourdieu, professeur d’oenologie à l’université de Bordeaux. “Imaginez l’état des sols si l’on avait utilisé le cuivre depuis le début de la culture de la vigne, c’est-à-dire au moins deux mille ans!” poursuit-il. “Il existe de nombreux exemples où, dans des sols acides, les quantités de cuivre fongicide accumulées depuis un siècle d’usage empêchent aujourd’hui l’herbe, le blé ou même les arbres fruitiers, de pousser”, confirme Thierry Coulon, directeur technique de l’Institut français de la vigne.
Bref, le bio n’est pas meilleur pour la santé, le goût des produits bio n’est pas meilleur. Et le bilan environnemental est mitigé (ce dont je me doutais déjà en constatant que de nombreux produits bio viennent du bout du monde et contiennent parfois de l’huile de palme…) Et pourtant, on est prêts à payer davantage pour ces produits! Je commence à me demander si Michael Specter n’a pas raison au fond. Tout cela n’a plus grand chose de rationnel. On est au royaume de la croyance: le bio a atteint un statut quasi religieux dont la légitimité paraît très discutable. Ajoutez à cela que le courant bio trouve son origine dans les courants d’extrême-droite opposés au progrès (poujadistes en France, d’autres courants ailleurs en Europe) et le concept est tout suite nettement mois sexy. Et avec ses rendements catastrophiques, il est clair désormais que ce n’est pas ce mode d’agriculture qui nous donne un peu facilement bonne conscience dans les pays riches qui va nourrir la planète.
Ceci étant dit, je pense qu’il faut laisser au bio un immense mérite, celui d’avoir permis aux consommateurs de dire que ses promesses (santé, goût, environnement) sont importantes à leurs yeux. Même si ces promesses ne sont pas tenues au bout du compte.
L’agriculture intégrée
On l’a évoquée il y a un instant et on va y revenir en évoquant les solutions. Je vous rassure, pas de diatribe interminable, cette fois-ci, mais on va juste poser les bases pour comprendre de quoi on parle, avec l’aide de notre bon ami wiki:
Le concept d’agriculture intégrée caractérise des pratiques agricoles menant à des aliments de qualité en utilisant des moyens naturels et des mécanismes régulateurs pour remplacer les apports polluants et pour assurer une agriculture durable. L’accent en placé sur une approche holistique: l’exploitation est considérée comme une unité de base, au centre d’un agrosystème, comprenant un cycle équilibré des nutriments, et basé sur le bien-être de toutes les espèces animales dans les élevages. La préservation de la fertilité des sols et d’un environnement diversifié est un aspect essentiel. Les moyens biologiques, techniques et chimiques sont utilisés de manière équilibrée pour prendre en compte la protection de l’environnement, ainsi que les exigences économiques (rentabilité) et sociales. Enfin, l’agriculture intégrée fait appel aux méthodes de lutte intégrée, méthodes de protection des cultures tenant compte d’un seuil de nuisibilité du ravageur ou de la maladie, au-delà duquel le résultat économique est touché. Ce n’est donc que lorsque ce seuil de nuisibilité, ou seuil de tolérance, est atteint, que la lutte chimique est déclenchée contre le ravageur, la maladie cryptogamique ou le virus en question.
Le site de l’Observatoire de l’Environnement de la région Poitou-Charentes précise encore:
L’agriculture intégrée se situe à mi-chemin entre l’agriculture conventionnelle et l’agriculture biologique. La valorisation des ressources naturelles et des mécanismes régulateurs est réalisée par exemple, par l’arbre qui recycle des éléments minéraux, grâce à la puissance de ses racines et la chute des feuilles. Certaines cultures comme le blé recyclent des quantités importantes de potasse par l’intermédiaire de la paille. Certains parasites tels les pucerons, limaces, ont des prédateurs naturels tels certains carabes.
C’est le concept assez génial de lutte biologique utilisé en agriculture intégrée. Ça consiste, à la place de chasser les prédateurs à grands coups de substances toxiques (en détruisant accessoirement toutes sortes de créatures qui ne sont pas du tout nuisibles), à la place, donc, on amène leurs prédateurs naturels. Comme les coccinelles pour lutter contre les pucerons. C’est propre et hyper-sélectif: on ne détruit pas tout ce qui bouge à des kilomètres à la ronde! Bon, ceci dit, en relisant ce dossier, Ln a modéré mes ardeurs:
Attention, le concept de lutte biologique n’est pas forcement si bien que ça. En effet si l’idée est raisonnable, la mise en pratique a tendance à implanter des prédateurs exotiques contribuant ainsi au problème des espèces invasives (cf les coccinelles asiatiques)
Voilà, c’était juste pour poser un peu le décor. Je vais maintenant vous parler de l’article de Science (version gratuite ici, en pdf) que j’évoquais en introduction.
À problème complexe, réponse complexe. Les pistes de la science.
Différents chercheurs américains, canadiens, suédois et allemands, issus de plusieurs universités et représentant diverses facultés (géographie, biologie, climatologie, économie, …) ont réfléchi ensemble aux meilleures solutions pour nourrir la planète.
Après avoir posé la problématique comme nous l’avons fait la semaine dernière, les auteurs estiment que le défi est le suivant: doubler la production de nourriture au cours des quelques prochaines décennies tout en:
- réduisant de 80% les émissions de gaz à effet de serre dus à l’agriculture;
- réduisant les pertes d’habitats et les pertes de biodiversité;
- réduisant les utilisation de l’eau qui ne s’inscrivent pas dans une logique durable;
- supprimant progressivement la pollution des eaux par les apports chimiques de l’agriculture.
Doubler la production tout en diminuant les impacts environnementaux: l’équation semble impossible! Alors comment y parvenir?
Et bien on s’en doute, il n’y a pas de réponse toute simple. Ce serait trop beau. Les chercheurs proposent de combiner 4 stratégies simultanées pour y parvenir:
- stopper l’expansion agricole
- réduire les écarts de rendements (notamment entre le Nord et le Sud)
- accroître l’efficacité des ressources agricoles
- améliorer la distribution de la nourriture en changeant les régimes alimentaires et en réduisant le gaspillage
A. La situation actuelle (par rapport aux objectifs de 2050). B. La situation visée pour 2050.
Selon les auteurs, ce n’est qu’en combinant ces quatre stratégies qu’on arrivera à relever le défi alimentaire qui nous attend d’ici 2050. Examinons-les une par une:
1. Stopper l’expansion agricole
L’expansion de l’agriculture dans les écosystèmes sensibles a des effets considérables sur la biodiversité, le stockage du carbone et les services environnementaux que peuvent rendre ces écosystèmes. C’est particulièrement vrai lorsque ce sont des forêts tropicales qui sont abattues pour faire place aux nouveaux terrains agricoles. On estime que le phénomène cause la perte de 5 à 10 millions d’hectares de forêt chaque année. Le ralentissement, puis, finalement, l’arrêt total de l’expansion de l’agriculture constituera le premier pas vers une agriculture plus durable. Mais cela impactera-t-il négativement la production de nourriture? Les analyses des experts indiquent que non: les bénéfices de la déforestation tropicale sont souvent limités, particulièrement à la lumière des dégâts environnementaux qu’ils provoquent. Les régions de l’agriculture tropicale qui ont des hauts rendements – en particulier les cultures de cannes à sucre, d’huile de palme et de soja – contribuent typiquement assez peu aux fournitures caloriques mondiales, particulièrement lorsque les cultures sont destinées aux biocarburants. Les éventuelles pertes caloriques dues à l’arrêt de la déforestation pourraient être compensées par l’amélioration des rendements sur les terres agricoles existantes. Des encouragements économiques pour des solutions écologiquement viables ainsi que des certifications (label en écotourisme par exemple) pourraient permettre d’atteindre cet objectif.
2. Réduire les écarts de rendements (notamment entre le Nord et le Sud)
De récentes analyses ont montré de très importants écarts de rendements même au sein de régions disposant de conditions de culture similaires. Il existe des opportunités significatives d’augmenter les rendements des cultures dans de nombreuses régions d’Afrique, d’Amérique latine et d’Europe de l’Est, où la difficulté d’accès à l’eau et aux engrais est la plus forte. De meilleurs déploiements de variétés existantes, avec une meilleure gestion devraient déjà permettre de réduire de nombreux écarts, tandis que l’optimisation génétique permanente permettra probablement d’augmenter encore les rendements partout à l’avenir. Les analyses des chercheurs ont montré que si on pouvait augmenter tous les rendements à 95% de leur potentiel, la production globale de céréales augmenterait de 2.3 milliards de tonnes, soit 5×1015 kcal, ce qui correspond à une augmentation de 53% de la production totale. Et même si on n’atteignait que 75% du rendement (au lieu de 95%), ça nous ferait toujours une augmentation de 28%, ou 1.1 milliards de tonnes ou 2.8×1015 kcal. Il existe aussi des opportunités significatives du côté des variétés orphelines (qui n’ont pas bénéficié de beaucoup d’attention ou d’optimisations ces dernières années), ce qui contribuerait également augmenter la diversité des cultures. Réussir ce tour de force sans dégradation environnementale passera forcément par de nouvelles approches, comme la réforme de l’agriculture traditionnelle qui devra davantage s’inspirer des méthodes du bio et de l’agriculture intégrée. Cela nécessitera également de régler les problèmes économiques et sociaux que poseront forcément ces réorganisations.
3. Accroître l’efficacité des ressources agricoles
Ici, les chercheurs ont exploré deux problématiques: l’utilisation de l’eau et l’utilisation des engrais.
L’eau d’abord: l’irrigation est actuellement responsable du pompage de 2’800 km3 d’eau douce (nappes phréatiques, lacs et rivières). On l’utilise pour environ 24% des cultures et cela permet de délivrer 34% de la production agricole. En fait, sans l’irrigation, la production globale de céréales chuterait d’une vingtaine de pour cent. Du coup, si on la supprimait, il faudrait plus de terrains encore pour produire la même quantité de nourriture. L’eau nécessaire aux cultures varie énormément selon les régions. On sait que 16 espèces de base demandent moins de 0.3 litres d’eau par kcal fournie; une piste pourrait consister à tenir compte de cela et privilégier la culture de variétés peu gourmandes en eau dans les régions plus sèches. Et là aussi, une meilleure gestion et l’application de certaines techniques simples pourraient grandement aider. Par exemple: réduire l’évaporation hors-champ de l’eau durant son transport et son stockage. Et réduire l’évaporation sur le champ avec un simple paillage ou encore réduire le nombre de labours sont des solutions toutes simples aux effets immédiats.
Sur les engrais maintenant. On observe de grandes disparités au niveau de la planète: tandis que certaines régions manquent d’engrais, d’autres en surconsomment et polluent gravement les ressources. La Chine, le Nord de l’Inde, les Etats-Unis et l’Europe de l’Ouest, typiquement, utilisent trop d’engrais: 10% des cultures mondiales sont responsables de 32% des surplus d’azote et de 40% des surplus de phosphore. Dans ce cas, ce sont des politiques ciblées visant à réduire la surconsommation d’engrais, à améliorer la gestion du fumier et à encourager le recyclage et d’autres pratiques plus durables qui vont permettre de constater une amélioration qui, de fait, aura également un impact sur les qualités des eaux.
4. Améliorer la distribution de la nourriture en changeant les régimes alimentaires et en réduisant le gaspillage
Là, on revient au problème de la viande. Si au lieu de filer les céréales au bétail pour ensuite manger des steaks, on réservait toute la production de 16 souches céréalières essentielles à notre consommation directe, on augmenterait d’un coup les kcalories disponibles de 49%! Ça ne paraît pas très vraisemblable, bien sûr, mais même des petits changements de régime peuvent avoir un effet spectactulaire aussi bien sur les calories à disposition pour le reste de l’humanité que sur l’environnement. Réduire sa consommation à défaut de la supprimer est déjà un progrès important. Troquer un bœuf nourri au grain contre du poulet, du porc, ou un bœuf nourri de pâtures a un effet très important. Des politiques restrictives sur les biocarburants auront également un effet majeur. Et bon… On l’a vu au début du dossier, troquer le steak saignant contre des chenilles juteuses aurait également un gros impact.
Accessoirement, un volume important de nourriture n’est jamais consommé, mais jeté, gaspillé, dégradé ou consommé par des parasites. Une étude récente de la FAO estime que cela concerne quelque 30% de la production. D’autres études parlent de 50%. Les pays en voie de développement perdent plus de 40% de leur production post-récolte en raison des mauvaises conditions de stockage et de transport. Les pays industrialisés perdent moins de leurs productions mais au niveau de la vente au détail et/ou du consommateur final, plus de 40% de la nourriture serait gaspillé (toutes les références à ces études sont disponibles dans l’article de Science).
En clair, réduire ces pertes et gaspillages et repenser les choix alimentaires, énergétiques et agricoles pourrait améliorer de manière substantielle le nombre de kcalories disponibles tout en préservant l’environnement…
A méditer…
Et pour méditer joyeusement, une petite vidéo bonus envoyée par Pierre Kerner au moment de la rédaction de ces dernières lignes du dossier:
Le dossier de la semaine
- La science face au défi alimentaire 1/2 by Alan
- La news sur la sécurité alimentaire en Suisse, évoquée pendant l’émission: http://www.news.admin.ch/message/index.html?lang=fr&msg-id=43890
La chronique d’Ln de la semaine
La science du film “Contagion”
Les plugs de la semaine
La science c’est pas du cinéma by Marion Montaigne
Apprendre plein de trucs en étant plié de rire pratiquement du début à la fin, qui dit mieux? Juste génial! Et si vous ne pouvez pas attendre, retrouvez la professeure Moustache sur son blog: Tu mourras moins bête et sur l’excellent portail science/bd Strip Science.
Pedro & Co by Jul
Excellent! Bravo Jul pour ce premier opus! On se marre du début à la fin: du gros délire super bien rythmé qui n’a qu’un seul défaut: ça passe trop vite.
Vivement le 2e tome 
Retrouvez Pedro sur le blog de Jul www.forzapedro.com et bien sûr sur l’excellente plate-forme Science/BD Strip Science
- Encore un petit plug pour la route, un super blogpost de Pierre Kerner: http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2012/03/14/Taxonomy-Fail-Index
Idée d’Alex Wild, entomophotographe de renom qui tient un blog appelé Myrmecos. Irrité par des erreurs grossières sur divers sites, magazines, bouquins de vulgarisation ou encore boites de céréales, Alex Wild a mis au point un outil génial: le Taxonomy Fail Index (TFI) ou Indice d’Erreur Taxonomique (IET) en français.
La formule du TFI est la suivante:
Soit deux espèce A et B, A étant l’espèce véritable du spécimen observé et B l’espèce attribuée par erreur. T sera le nombre de millions d’années qui séparent l’une ou l’autre espèce de leur dernier ancêtre commun. Enfin, H est le nombre de millions d’années qui séparent le chimpanzé ou l’Homo sapiens de notre dernier ancêtre commun (6.4 millions d’années). Et donc ou pose: - Et un petit dernier, toujours dans le même univers:
La semaine prochaine (dès le lundi 26), sur Strip-Science, c’est semaine spéciale “Sexualité des dinosaures” et ça va déchirer sa race!
L’événement de la semaine
- Cette conférence exceptionnelle (en anglais) se tiendra en direct demain jeudi 22 mars à 19h (GMT+1) sur la nouvelle page Google+ de la Fondation Cartier.
https://plus.google.com/u/1/b/100999695853417718614/
SAVE THE DATE: MARCH 22, 2012 at 7 p.m. (G.M.T. +1)
Algorithm and Curiosity: A Google+ Hangout Between “Mathematics, A Beautiful Elsewhere” AssociateScientists and Google Engineers.
Les news de la semaine
- Du blé dur résistant au sel
- Des LED qui produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment
- L’abstract du papier officiel (en anglais)
- Une news plus digeste qui l’explique (toujours en anglais)
Et enfin la quote d’Ln
I’m not talking about losing [agricultural] diversity in the same way that you lose your car keys. I’m talking about losing it in the same way that we lost the dinosaurs: actually losing it, never to be seen again. - Cary Fowler
Pour ce dossier en deux épisodes, je vous propose le plan suivant: Aujourd’hui, nous allons
- Poser le décor du défi alimentaire
- Survoler l’histoire de l’alimentation humaine du néolithique à nos jours
- Voir les contributions de la science à la sécurité alimentaire d’aujourd’hui
- Explorer les limites du modèle d’agriculture actuel
- Et enfin se faire une idée de ce que l’avenir proche nous réserve
La semaine prochaine, nous examinerons les solutions
- Nous explorerons la piste du bio comme alternative à l’agriculture hyper-intensive d’aujourd’hui
- Et nous verrons quelles pistes la science propose et quelles sont les vraies solutions
Avant de commencer, je souhaite adresser un chaleureux remerciement à Jorj X Mc Kie et Xavier Agnès qui m’ont fourni des tonnes de matériel pour la préparation de ce dossier.
La problématique
Sans vouloir être alarmiste, nous devons faire face à un problème plutôt sérieux si nous voulons enfin nourrir tout le monde sur notre petite planète. En effet, nous serions 7 milliards d’individus sur la planète depuis le 31 octobre 2011. Sur ces 7 milliards, la FAO (L’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture) estimait en 2010 à quelque 925 millions, le nombre de personnes souffrant encore de malnutrition. C’est un progrès par rapport au 1,023 milliard en 2009, mais il y a encore du boulot! (Pour l’anecdote, la FAO ne publie pas de chiffre pour 2011 car elle est en train de revoir sa méthodologie d’évaluation de la faim dans le monde, à la demande du Comité de la Sécurité Alimentaire mondiale. Alors, comme d’habitude, attention aux chiffres qui circulent sur Internet et dans la presse. Les chiffres pour 2011 et 2012 ont de bonnes chances d’être totalement spéculatifs!) Le problème, donc, c’est qu’aujourd’hui, nous n’arrivons déjà pas à nourrir tout le monde, alors que les demandes des pays émergents grimpent sans cesse et que nous abusons déjà allègrement des ressources à disposition.
La transition alimentaire
Notre ami Jorj McKie, que j’ai eu la chance de rencontrer récemment à Paris, a eu la bonne idée de me brancher sur une vidéo très inspirante. Il s’agit d’un cycle de cours sur la gastronomie moléculaire organisé par Hervé This à AgroParisTech. Hervé This a invité un certain Pierre Combris, Directeur de recherche sur les comportements alimentaires à l’Institut National (Français) de la Recherche Agronomique (l’INRA) qui y parlait des différents modèles alimentaires en fonction des revenus. En gros, l’idée est assez simple: on observe la même tendance partout: quand on est pauvre, on bouffe des patates. C’est abordable et ça tient bien l’estomac. Surtout quand on est en permanent déficit de calories. Mais dès qu’on peut s’offrir mieux, on va systématiquement commencer à varier son alimentation et y introduire des aliments moins rentables en termes de nutrition et d’environnement. La première illustration montre les calories par personne et par jour consommées en France entre 1780 et 1980. Au départ, la population était, en moyenne, clairement sous-alimentée, avec un régime à moins de 2000 kcal par jour (la FAO en recommande environ 3000) alors que les besoins étaient sans doute beaucoup plus grands qu’aujourd’hui. On voit que la courbe grimpe progressivement jusqu’à culminer dans les années 1920 et fléchir légèrement après cela sans doute grâce à la généralisation de l’électricité, du chauffage, des transports en commun (je spécule un peu sur ce point, je ne suis pas allé vérifier si toutes les dates coïncidaient). Mais ce qui est intéressant, ce sont les 3 autres courbes du tableau: l’apport calorique issu des céréales et féculents (qui constituaient la majorité de l’apport calorique en 1780) monte en parallèle avec celle des calories totales pendant un siècle. Et dès que la ration moyenne de 3’000 kcal par jour est atteinte, les tendances changent. La courbe des céréales baisse et la courbe des produits animaux, fruits et légumes augmente. Idem pour la courbe des graisses et des sucres. Elle monte aussi au fur et à mesure que la courbe des céréales descend. 
Le tableau suivant, pour la France, toujours, pendant la même période, montre que si la part des protéines reste à peu près stable dans le temps (dans les 11-12%), la part des glucides (c’est à dire les sucres et les sucres lents comme les farines et les pommes de terre) se casse complètement la figure (passant de plus de 70% aux XVIIIe et XIX siècles à moins de 50% en 2000), tandis que la part des lipides (c’est à dire les matières grasses) augmente dans les mêmes proportions. 
Je vous passe les détails de ses explications. Si vous voulez en savoir plus, je vous invite vivement à consulter la vidéo du cours. Ce qui est vraiment fascinant, c’est qu’on découvre que tous les pays développés sont passés par ces mêmes tendances jusqu’à ce que le ratio entre les différents types d’apports ne se stabilise. Et on observe exactement la même tendance partout. Y compris, au Brésil, en Inde et en Chine. Le pouvoir d’achat augmente et on aspire à d’autres types d’alimentation. L’illustration ci-dessous montre les courbes de la Chine de 1960 à 2000. En gros, en 2000, les courbes en étaient au même point que les courbes françaises de 1920, c’est dire s’il y a de la marge. Et en termes d’exploitation des ressources, ça risque de faire mal, car, pour rappel, la Chine, c’est grand! 
L’eau virtuelle
Pourquoi ça va faire mal si les Chinois se mettent à manger comme nous? D’abord parce qu’il faut en moyenne, toujours selon Pierre Combris, 7 kcal d’origine végétale pour produire 1 kcal d’origine animale. Une manière de voir la chose, serait de se dire qu’il faut 7 fois plus d’énergie pour produire un kilo de viande ou de poisson que pour produire un kilo de patates. Une autre explication, peut-être plus évocatrice, est la notion d’eau virtuelle. C’est un concept très intéressant qui associe aux biens de consommation la quantité d’eau nécessaire à leur fabrication. Voici quelques exemples piqués sur Wikipédia:
La production d’un kg de : utilise un volume d’eau de : Lait 790 l Blé 1 160 l Riz 1 400 l Porc 4 600 l Bœuf 13 500 l Un habitant des États-Unis, au régime alimentaire riche en viande, consommerait 5 400 litres d’eau virtuelle par jour, alors qu’un végétarien n’en utiliserait que 2 600 litres.
Cet article de Wikipédia reprend les chiffres d’un rapport de 2004 du Conseil Mondial de l’Eau qui indique en outre les ratios suivants:
La production d’un kg de : utilise un volume d’eau de : Volaille 4 100 l Œufs 2 700 l
On pourrait se dire qu’après tout, on s’en fout, de l’eau, il y en a assez. En fait pas du tout. D’ailleurs, demain 22 mars 2012, c’est la Journée mondiale de l’eau et le thème de cette année, c’est justement “La planète a soif car le monde a faim”. Bruno Parmentier, directeur de l’Ecole Supérieure d’Agriculture d’Angers, dans son livre “Nourrir l’humanité“, nous dit ceci (je me permets de citer, j’espère ne pas avoir de soucis de copyright… C’est pour la bonne cause 
)
(…) On peut mourir de soif dans de nombreuses régions, et l’on meurt de plus en plus de faim faute d’eau pour pratiquer l’agriculture (…) Si l’eau salée abonde, l’eau douce manque. Elle ne représente en fait que 2.5% des ressources en eau de la planète, dont les deux tiers sont figés dans les glaciers et les neiges éternelles. Au total, l’eau réellement disponible dans les nappes souterraines, les mers intérieures, les lacs et les rivières et qui n’est «ni salée ni gelée» ne représente même pas 1% des réserves de la planète. Pour l’agriculteur, cette eau douce, que l’on croyait très abondante, commence à devenir une denrée de plus en plus rare, en regard des phénomènes de réchauffement de la planète et de croissance de la population mondiale. Les réserves mondiales d’eau douce liquide s’élevaient à 16 800 m3 par personne et par an en 1950. Elles atteignent aujourd’hui 6 800 m3 et devraient tomber à 4 800 m3 en 2025. En fait, 3 milliards de personne ne disposeront que de 1 700 m3 par an (seuil d’alerte pour l’ONU), car cette eau douce est très inégalement répartie sur la planète (…)
Avec ces éclairages, pour ma part, je trouve cette notion d’eau virtuelle nettement moins virtuelle. Et en attendant que je finisse complètement végétarien, je n’hésiterai plus jamais au resto entre bœuf (13’500 l) et poulet (4’100 l)!
Et il n’y a pas que l’eau!
Dans le même ordre d’idée, j’ai déniché dans le rapport Agrimonde qu’il faut par exemple aux Etats-Unis, 2700 kcal d’énergie fossile pour produire 100 kcal de porc et 1600 kcal pour produire 100 kcal de bœuf, car un cochon, forcément, ça ne passe pas sa journée à brouter de l’herbe, ce qui ne simplifie pas les calculs… Bref… Manger des quantités gigantesques de viande commence à nous poser un énorme problème. Mais comment en sommes-nous arrivés là?
Rapide survol historique
On peut dire que notre modèle actuel de production date de la révolution néolithique. A cette époque, plusieurs populations, en différents lieux du globe, sont passées, à peu près simultanément, d’une vie de chasseurs-cueilleurs nomades à une vie plus sédentarisée et agricole. C’est à ce moment-là qu’on a progressivement commencé à domestiquer certaines espèces végétales et animales. 
Selon Marcel Mazoyer, économiste et agronome, professeur émérite à Agro Paris-Tech, ancien expert auprès de la FAO, à cette époque – il y a environ 10’000 ans, donc – la population humaine mondiale comptait 5 millions d’individus. C’était les balbutiements de l’agriculture. Le modèle a été couronné de succès puisque 5’000 ans plus tard, on dénombrait quelque 50-60 millions d’individus. On était quelque 200-250 millions au début de notre ère. 500 millions au Moyen-Âge et… 1 milliard en 1800 quand la révolution industrielle battait son plein en Angleterre. L’économiste britannique Thomas Malthus soutenait que l’agriculture ne pourrait jamais nourrir une population en croissance exponentielle. 
On s’est malgré tout débrouillés pour être 2 milliards en 1925, 6 milliards en 2000, 7 milliards aujourd’hui. Enfin, ça, donc, c’est le compte des humains vivant aujourd’hui… A ce sujet, vous avez sans doute déjà entendu circuler un mème selon lequel 75% des humains ayant jamais vécu sur Terre vivraient maintenant. Eh bien, selon le Population Reference Bureau, c’est tout à fait faux. L’une dans l’autre, nous aurions été, en tout et pour tout, depuis 50’000 ans 108’000’000 d’homo sapiens à vivre sur Terre. 7 milliards sur 108 milliards, ça ne faut pas 75% mais… 6.5%!) Je digresse, je digresse…. Depuis 1945, indique encore Mazoyer, on est bien dans une croissance exponentielle au niveau mondial. Le modèle de croissance anglais du début du XIXe, s’est étendu à toute la planète. La production agricole a augmenté un peu plus vite encore que l’augmentation de la population. Mazoyer, toujours, dans une conférence passionnante du 5 novembre dernier, dont notre ami Xavier Agnès a partagé la vidéo, indique qu’il n’y aura jamais plus de monde sur la planète que l’agriculture ne saura en nourrir et il précise encore que ce parcours n’a pas été synomyme de sécurité alimentaire pour tout le monde: à chaque crise sociale et politique grave, correspond, par corrélation, une période de crise alimentaire. Par exemple, au XIXe siècle en Europe, suivant les lieux, la population avait doublé, triplé, voire quadruplé au cours des 3 siècles précédents relativement prospères et marqués par une révolution agricole médiévale extraordinaire. On s’est retrouvé, dans la moitié Nord de l’Europe en situation de surpopulation rurale relative avec une surexploitation des ressources disponibles. De grandes crises sociales ont suivi, puis un effondrement de la production et de la population, des troubles sociaux extraordinaires, et une réorganisation politique qui a mis un bon siècle à se réaliser avant que la Renaissance ne propose de nouveaux modèles pour repartir de l’avant, finalement, aux XVIII, XIX et XXe siècles. Ce qui m’intrigue dans cette énumération, c’est qu’on soit passés de 2 milliards en 1925 à 6 milliards en 2000. On était déjà 2 milliards, ce qui était complètement improbable un siècle plus tôt et on a réussi à tripler la population. C’est complètement fou quand on y pense. Le phénomène trouve racine dans plusieurs explications: la baisse de la mortalité infantile, la baisse de la mortalité tout court par des mesures d’hygiène appropriées (comme la possibilité de boire de l’eau sans se faire empoisonner par exemple…), l’augmentation de l’espérance de vie. La relative paix dans les pays riches depuis la sortie de la seconde guerre mondiale, les progrès inouïs de la médecine et notamment le miracle des antibiotiques, mais bon, si l’agriculture n’avait pas suivi, tout le monde serait mort de faim. Selon Bruno Parmentier, dans son livre “Nourrir l’humanité” que j’évoquais plus haut, les rendements moyens mondiaux des cultures de maïs, de riz et de blé ont presque triplé entre 1950 et 2000. Alors qu’est-ce qui a donné à ce point-là tort à Malthus?
Le rôle de la science dans tout ça…
On pourrait parler de plusieurs apports de la science dans les technologies agricoles: des techniques de sélection des semences à la mécanisation en passant par l’amélioration des moyens de communication… Les contributions sont nombreuses. Mais selon le journaliste scientifique britannique Fred Pearce (que vous pouvez entendre dans un récent épisode de l’excellent Science Weekly, podcast scientifique hebdomadaire du Guardian), si nous ne devions en retenir qu’une seule, ce serait incontestablement le procédé de Haber-Bosch mis au point par Fritz Haber au début du XXe siècle. La moitié de la population actuelle ne pourrait pas être nourrie sans ce procédé. 
Fritz Haber était un chimiste allemand très ambitieux au tournant du XXe siècle. Juif allemand en période d’antisémitisme, il voulait prouver son dévouement à la patrie de manière spectaculaire. En 1880, il a décidé de nourrir l’Allemagne qui, d’une guerre à l’autre, était menacée de famine. Accessoirement, il y avait environ 1.5 milliard d’êtres humains vivant sur Terre à ce moment-là et on craignait la famine généralisée si le moindre rouage venait à se gripper. Dans les petits milieux renseignés, on savait précisément de quoi on avait besoin. D’un seul élément. L’azote. C’est un composant essentiel des acides aminés et des protéines. Quand on plante une graine dans la terre, si elle se met à pousser, c’est parce qu’elle arrive à extraire l’azote de son environnement pour bâtir les parois de ses cellules. Pas d’azote, pas de vie. Bien sûr, on trouve sans le procédé de Haber-Bosch de l’azote exploitable en agriculture, dans le purin par exemple ou la guano. Mais à l’époque, on n’en trouvait simplement pas assez. L’Espagne et le Pérou sont entrés en guerre pour le guano des îles Chincha comme on entre aujourd’hui en guerre pour le pétrole. 
Le pire, c’est que l’azote est un élément extrêmement fréquent dans la nature. 80% de l’air qui nous entoure est fait d’azote, c’est dire si cette situation de rareté est absurde. Mais le problème, c’est que l’azote sous forme gazeuse ne peut être exploité par les plantes pour leur croissance. Il faut une pression gigantesque pour détacher les atomes d’azote les uns des autres et les lier, par exemple, à des atomes d’hydrogène. Lorsqu’on y parvient, on obtient de l’ammoniac, que les plantes savent utiliser pour leur croissance. Et c’est précisément ce que Fritz Haber a réussi à faire. Aujourd’hui, 100 millions de tonnes d’ammoniac sont produits selon son procédé et si nous pouvons tous bouffer ou presque, c’est incontestablement grâce à lui. (Le procédé s’appelle Haber-Bosch et pas juste Haber, du nom de Carl Bosch, l’ingénieur qui a permis son industrialisation.) Cela vaut la peine de s’arrêter deux minutes sur Fritz Haber. Si d’un côté il a permis de nourrir des milliards de personnes, dont vous et moi, et qu’on a envie de lui dire merci, on n’a pas forcément envie de le serrer dans nos bras non plus. Au moment où il recevait son Prix Nobel en 1918 pour son fameux procédé, il était également poursuivi par les autorités américaines pour crimes de guerre. En effet, son invention lui a également permis de mettre au point les premiers gaz de combat, le chlore gazeux en l’occurrence. Et on sait qu’il prenait plaisir à regarder mourir les jeunes soldats d’en face, qui se noyaient littéralement sous ses yeux en respirant le gaz qu’il avait mis au point. Il supervisait personnellement les agonies et s’en réjouissait, au nom des victoires de la patrie. Bref… Si vous voulez en savoir plus, je vous invite à écouter l’épisode du 9 janvier dernier du formidable podcast Radiolab, qui traite justement de cet insoluble dilemme éthique. Mais revenons à nos moutons… Si tout le monde il est beau tout le monde (ou presque) il est nourri grâce au génial procédé de l’infâme Fritz, alors où est le problème? Ou plutôt les problèmes? Car j’en vois au moins quatre: Le premier problème, c’est que tout le monde n’est pas nourri justement. Le deuxième, c’est que l’agriculture actuelle n’est pas durable: nous ne pourrons pas continuer comme cela éternellement, il y a des limites à l’intensification et il semble que nous les avons allègrement dépassées. Le troisième, c’est qu’il n’y a plus de nouvelles surfaces disponibles pour l’agriculture, il y a aussi des limites à l’expansion. Enfin, le dernier c’est que la demande va croissant alors que les filières sont déjà saturées. En sortant de la pauvreté, les Indiens et les Chinois ont des aspirations alimentaires proches des nôtres, ce qui est totalement légitime, mais qui va nécessiter soit de nouveaux miracles technologiques soit une révision fondamentale de nos régimes alimentaires. On l’a vu, l’impact environnemental de la consommation de viande plutôt que de pommes de terres est juste énorme. Nous verrons la semaine prochaine quelles pourraient être les solutions à cette équation a prioriimpossible, mais aujourd’hui, j’aimerais que l’on creuse un peu l’un des aspects que je viens d’énumérer: l’agriculture actuelle n’est pas durable. En quoi n’est-elle pas durable?
Les impacts environnementaux du modèle actuel
Certains impacts environnementaux de l’agriculture sont dus à son expansion (lorsque, par exemple, on remplace des écosystèmes naturels par des champs de céréales ou des pâtures), et d’autres impacts sont liés à son intensification (lorsque les terrains agricoles sont gérés de manière plus productive, via des méthodes d’irrigation, des engrais, des biocides et la mécanisation).
L’expansion
L’expansion agricole a des impacts sérieux sur les écosystèmes, la biodiversité, les émissions carbone et la qualité des sols. De fait, au niveau planétaire, l’agriculture a déjà converti 70% des prairies, 50% de la savanne, 45% de la forêt tempérée décidue (c’est à dire du biome tempéré peuplé de très grands arbres aux feuilles caduques. Ce type de biome est aujourd’hui localisé principalement en Asie de l’Est, dans une grande partie de l’Europe, et en Amérique du Nord). L’agriculture aujourd’hui poursuit principalement son expansion dans les tropiques, où on estime que 80% des nouvelles terres cultivées remplacent des forêts, ce qui est plutôt inquiétant dans la mesure où les forêts tropicales constituent un riche réservoir de biodiversité et d’écosystèmes-clé. La destruction des forêts tropicales est aussi une source importante d’émission de gaz à effets de serre et on estime que cela produit quelque 1.1 x 1015 grammes de carbone par année, soit 12% des émissions de CO2 par l’homme (ou émissions anthropogéniques).
L’intensification
L’intensification a augmenté de manière spectaculaire au cours des dernières décennies. De manière bien plus importante encore que l’expansion. C’est elle qui est responsable de l’augmentation incroyable des rendements. Au cours des seules 50 dernières années, les surfaces cultivables irriguées ont doublé et l’usage d’engrais a augmenté de 500% (plus de 800% pour le seul azote). L’intensification est également responsable de la dégradation de l’eau potable dans de nombreuses régions, et d’une augmentation globale de la pollution. Ici, ce qui est particulièrement inquiétant, c’est que 70% de l’eau douce exploitée par l’homme l’est à des fins agricoles et dédiée à l’irrigation des cultures. L’utilisation d’engrais, l’application de fumier et la culture de légumineuses (qui acidifient la terre en y fixant l’azote) ont complètement bouleversé les cycles globaux de l’azote et du phospore, avec des conséquences terribles sur la qualité de l’eau, sur les écosystèmes aquatiques et les pêcheries marines. Enfin, aussi bien l’expansion que l’intensification contribuent de manière importante au réchauffement climatique. L’agriculture est responsable de 30 à 35% des émissions de gaz à effet de serre, essentiellement en raison de 1) la déforestation tropicale, 2) des émissions de méthane par le bétail et la culture du riz et 3) par les émissions de protoxyde d’azote émanant des terres fertilisées. Il y aurait pas mal de choses à dire encore sur la surpêche, par exemple, l’utilisation des pesticides ou encore les élevages hyper intensifs, comme les élevages de crevettes qui détruisent tout, très durablement, sur leur passage, ou pire encore, de la demande croissante en biocarburants qui met directement en concurrence les 4×4 américains avec les estomacs mexicains… Mais bon, on ne peut pas parler de tout et le tableau est assez noir comme ça. Mon intention n’était pas de donner dans l’alarmisme, on va essayer de se calmer un peu Si, tiens, à la réflexion… Quand même un mot sur les pesticides issu d’un rapport d’expertise intitulé “Pesticides, agriculture et environnement. Réduire l’utilisation des pesticides et en limiter les impacts environnementaux” rédigé en 2005 par un collectif d’experts de l’INRA et du Cemagref, renommé Irsteadepuis lors.
| Année | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | Evolution 2001/2004 |
| Herbicides | 42 462 | 30 845 | 32 121 | 28 780 | 24 510 | 26 102 | -19% |
| Fongicides dont cuivre et soufre | 63 021 31 628 | 52 834 31 360 | 54 130 31 692 | 44 444 22 382 | 39 317 20 973 | 37 174 18 755 | -31% -41% |
| Insecticides | 3 612 | 3 103 | 2 488 | 2 316 | 2 223 | 2 469 | -1% |
| Divers | 11 407 | 7 911 | 10 896 | 8 009 | 8 480 | 10 360 | -5% |
| Total (hors cuivre et soufre) | 88 874 | 63 333 | 67 943 | 61 167 | 53 557 | 57 350 | -16% |
| Total | 120 502 | 94 693 | 99 635 | 83 549 | 74 530 | 76 105 | -24% |
En résumé: 24% de réduction de l’utilisation des pesticides en 5 ans sans baisse de rendements. Voilà enfin une bonne nouvelle Mieux, le rapport parle également de l’expérience danoise: ce pays a commencé à réduire son usage de pesticides en 1986 déjà. Après 20 ans, l’opération est un succès: diminution de 50% de l’utilisation des pesticides sans baisse de rendements. Comme quoi des politiques d’encouragement cohérentes peuvent parfois faire des miracles!
Et 9 milliards d’humains?
Je me suis demandé d’où pouvait bien sortir ce chiffre de 9 milliards d’humains en 2050… C’est le département des affaires économiques et sociales de l’ONU qui l’a produit. La plupart des analystes et prospectivistes ont travaillé avec la révision de 2006 du rapport. Le rapport a été encore révisé en 2010 et rendu public en 2011. Il s’appuie sur deux scénarios:
- La variante haute par une fécondité qui n’est supérieure que d’ « un demi-enfant » à celle de la variante moyenne. Cette variante aboutit à une population mondiale de 10,6 milliards en 2050 et 15,8 milliards en 2100.
- La variante basse aboutit, elle, à une population mondiale de 8,1 milliards en 2050, mais qui déclinerait ensuite jusqu’à 6.2 milliards en 2100.
La projection utilisée est la variante intermédiaire ou moyenne qui table sur 9 milliards d’habitants sur Terre en 2050. Ça pourrait être plus, ça pourrait être moins. Je ne crois pas qu’on ait pris en compte par exemple un risque de nouvelle épidémie par exemple (le rapport est un gros pavé et j’ai eu la flemme )… Si une bonne âme se dévoue, je suis preneur Enfin… Quel que soit le scénario, il est indéniable que nous sommes de plus en plus nombreux sur la planète et qu’il va falloir trouver des solutions, rapidement pour nourrir tout le monde de manière intelligente et durable. C’est ce que nous verrons la semaine prochaine. Il y a beaucoup de bonnes idées, et des moins bonnes aussi. Nous parlerons bio, agriculture intégrée et verrons ce que proposent les scientifiques.
Suite du dossier ici: Le défi alimentaire 2/2
Aujourd’hui, le 14/03, est un jour consacré à pi. Pour cette occasion NicoTupe, nous a préparé un dossier pour présenter les particularités de ce nombre, et toute sorte d’information le concernant, comme les méthodes pour le calculer ou encore le nombre de décimales connues.
Le dossier de Nico est consultable ici.
Chronique cinéma : les femmes en mathématiques
Les quotes de l’émission
- “If you wish to make an apple pie from scratch, you must first invent the universe. — Carl Sagan”
- “Il est plus facile de désintégrer un atome qu’un préjugé. - Albert Einstein”
- “Love is like pi – natural, irrational, and very important. – Lisa Hoffman”
Si nous faisons aujourd'hui une émission sur pi, c'est avant tout parce que le 14 mars est une date très spéciale. Aux États-Unis, on note d'abord le mois puis le jour pour indiquer la date, nous sommes donc le 3-14, ce qui correspond à une estimation des premières décimales de
Plusieurs nombres ont un statut particulier en mathématiques, principalement du fait de leur histoire. Les plus célèbres sont sans aucun doute
Je ne vais pas m’attarder trop longtemps sur la définition la plus connue de
Pi est-il constant?
La réponse largement acceptée à cette question est oui. Pourtant cela reste à démontrer. Une démonstration simple utilise un théorème que l’on voit à l’école : le théorème de Thalès. Son énoncé est le suivant :
“Soit un triangle ABC et deux points D et E tels que les droites (DE) et (BC) soient parallèles. Alors on a
Si l’on prend alors deux cercles de rayon différents et que l’on trace le plus grand polygone de 10 côtés à l’intérieur, on obtient la figure suivante :
Le théorème de Thalès permet d’affirmer que le rapport entre les côtés de chaque polygones sont égaux au rapport des rayons des deux cercles :
Ouf,
Rassurez-vous, le
- Les constantes “physiques” : Des expériences laissent penser qu’une opération donne toujours le même résultat quelles que soient un certain nombre de transformations subies par un objet (par exemple en traçant plusieurs cercles sur le sol et en mesurant diamètre et circonférence, on constate que le rapport fait toujours la même valeur).
- Les constantes “mathématiques” : Grâce à plusieurs hypothèses, on a démontré que cette valeur était constante.
Dans l’histoire,
Les premières apparitions
Une des premières apparitions de
Les Égyptiens quant à eux ont laissé la trace d’un calcul implicite de
Sur ce papyrus, on donne une méthode pour calculer la surface d’un cercle à partir de son diamètre D :
- Enlever 1/9 au diamètre du cercle
- multiplier le résultat par lui-même
Soit la formule
Notons que rien ne prouve aujourd’hui que les Babyloniens ou les Égyptiens savaient si leurs valeurs de
Et pi devint mathématique
Ce n’est que beaucoup plus tard, autour de 250 avjc qu’Archimède transforme la constante physique en une constante mathématique. Dans le traité “De la mesure du cercle”, il calcule des encadrements de
Ce type de construction permet non seulement de calculer
Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué?
Il existe de nombreuses autres manières pour définir
On peut par exemple définir
Ce que pi n’est pas!
Les premier nombres qui furent utilisés sont les nombres dit “naturels” :
Malheureusement et pour revenir à notre sujet, on s’est très rapidement rendu compte que
“Il fit aussi une mer de fonte de dix coudées d’un bord jusqu’à l’autre, qui était toute ronde : elle avait cinq coudées de haut et était environnée tout à l’entour d’un cordon de trente coudées”
Pi n’est pas aimé des Py-taghoriciens
Les entiers relatifs ne suffisent pas à décrire
Les fractions sont très utiles pour représenter des quantités intrinsèquement non entières. Par exemple, 1/3 permet de séparer en trois l’unité. L’École Pythagoricienne, qui exista autour des années 500 avjc, était persuadée que tous les nombres pouvaient être représentés par des fractions. Cette école philosophique (qui serait sans doute qualifiée de secte si elle existait encore aujourd’hui) pensait que le rapport entre toute quantité du même type peut être rapporté au rapport entre deux entiers. L’ensemble des fractions paraissait alors si “normal” qu’il est appelé aujourd’hui ensemble des “Rationnels”.
On ne sait sous quelles conditions, mais un jour les pythagoriciens sont tombés devant un paradoxe de taille. Si l’on trace un carré de côté 1, la diagonale de ce carré a pour longueur
Une ironie amusante est que l’on peut démontrer que cette diagonale correspond à
Regardons cela de plus près. Dire que
où r est impair.
On peut dire alors que p est pair j fois. Le carré
Effectuons le même raisonnement sur q en notant k le nombre de fois où il est pair.
Or, on a écrit plus haut
L’idée Pythagoricienne était alors détruite pour toujours, il existait des nombres non rationnels, que l’on ne pouvait pas écrire sous forme de fraction.
La preuve de l’irrationalité de
1/3=0.3
33333333333… Le 3 est infiniment répété dès la première décimale
22/7=3.1428571428571428571… dès la première décimale, la suite de chiffres 142857 est répétée
Un des buts que pouvaient avoir le calcul des décimales de
Si
Pi n’est pas aimé des carreurs
Autour de -500 (maintenant que les nombres relatifs sont définis, je peux les utiliser pour représenter les années), un grec nommé Anaxagore se posa un problème à la fois extrêmement élégant (tout le monde peut le comprendre et penser le résoudre facilement) et très dur à résoudre (plus de 2000 ans d’histoire ont été nécessaires pour trouver la réponse). Ce problème est celui de la “quadrature du cercle”. Le principe est de tracer un cercle et un carré faisant la même aire. Comme tout problème, il y a quelques règles à respecter :
- On ne doit utiliser qu’une règle non graduée et un compas
- Le nombre de tracés intermédiaires doit être fini (on ne peut pas en proposer une infinité)
L’impossibilité de quarrer le cercle (c’est le nom technique de la chose) a été démontrée en 1882. Mais l’apparente simplicité du problème a amené certaines personnes à continuer à essayer de trouver une construction pour quarrer le cercle, à tel point qu’une maladie existe pour les personnes qui veulent à tout prix résoudre la quadrature du cercle : “morbus cyclometricus”! Avant la démonstration de l’impossibilité, l’académie des science croulait sous les démonstrations (erronées bien entendu) du résultat à tel point qu’elle décida en 1775 qu’elle n’accepterait plus de regarder des démonstrations de la quadrature du cercle, elle avait probablement la conviction que c’était impossible.
Bien qu’assez élégant, énoncé comme cela il n’est pas simple de s’y attaquer rigoureusement. C’est cette imprécision qui a poussé plusieurs personnes à penser qu’elles l’avaient résolu. Construire un point à la règle et au compas veut dire que l’on a fait un nombre fini de constructions intermédiaires du type :
- Tracer une droite entre des points déjà construits
- Tracer un cercle dont le centre est un point déjà construit et le rayon est la distance entre deux points déjà construits.
Pour résoudre ce problème, il fallut faire le lien entre les constructions géométriques et les équations. Plusieurs mathématiciens renommés s’y sont attelés, de Descartes qui montra un lien entre certains type d’équations et les constructions à la règle et au compas jusqu’à Wantzel qui obtint l’équivalence entre les constructions géométriques à la règle et au compas et les “radicaux”.
Un nombre que l’on peut construire par radicaux est un nombre que l’on peut construire en un nombre fini d’étapes grâce aux nombres entiers et aux opérations racine carrée, division, multiplication, addition et soustraction. Ainsi,
Grâce à cette formulation, le problème de la quadrature du cercle devenait :
Les habitués des mathématiques réagiront vite en se demandant pourquoi se limiter aux racines carrées et ils auront bien raison! La notion de construction par radicaux a une grande valeur historique, mais aujourd’hui on parle davantage de nombre “algébrique”. Un nombre algébrique est un nombre qui est la solution d’une équation “polynomiale” à coefficients entiers. C’est-à-dire la solution x d’une équation du type :
ou encore
Pour résumer,
Pourtant pi n’est pas bien compliqué
Comme nous venons de le voir, tout au long de l’histoire il a été démontré que le nombre
En fait,
Pour être complet sur les propriétés de pi, je me dois de préciser que le travail est loin d’être fini. Plusieurs résultats non démontrés subsistent : pi est-il un nombre univers (nombre dont tous les nombres entiers apparaissent dans les décimales)? Est-il un nombre normal (nombre dont les décimales suivent une certaine forme de hasard)?…
Puisqu’on a la chance d’avoir un nombre calculable, calculons-le!
La chasse aux décimales
Le calcul de décimales de
En revanche, le calcul des décimales de pi a énormément fait avancer l'efficacité des méthodes calcul. Au début, les méthodes de calcul de
Au XIXe siècle, les calculateurs de décimales s'organisent. La 200e décimale est dépassée en 1844 par Von Strassnitzki, ou plutôt Johann Martin Zacharias Dahse, calculateur prodigue qui effectua la plupart des calculs! Le record continue à être battu par Shanks qui en 1874 calcule 707 décimales. Ce record est pratiquement le dernier record humain (il fut battu en 1945) et a une importance historique. D'abord parce que Shanks a passé 20 ans de sa vie à l'obtenir. Pour que ce type de calcul soit validé, il faut que quelqu'un le vérifie. Évaluons les deux possibilités pour la personne effectuant la vérification :
- Il trouve les mêmes décimales, Shanks deviens célèbre. Le vérificateur tombe dans l'oubli
- Il ne trouve pas les mêmes décimales. Cela ne prouve rien, il faut un autre vérificateur pour savoir qui a raison.
Autant dire que pour 20 ans de calcul, le jeu ne vaut pas tellement la chandelle. C'est une des raisons pour lesquelles le record résista d'abord jusqu'en 1945 et surtout jusqu'à l'apparition des premiers calculs par machine.
A la création du Palais de la Découverte à Paris en 1937, à l'occasion de l'exposition universelle, Borel décida de construire une salle dédiée à Pi. Ce lieu, unique salle au monde dédiée à pi (selon plusieurs sources mêmes si j'ai du mal à y croire), a été construite sur une base circulaire et avec un plafond formant une demi-sphère. Tout autour, les décimales de Shanks y ont été affichées. En 1945 avec le nouveau record et avec les records suivants, on eut la certitude que le calcul de Shanks était faux à partir de la 528e décimale. Les décimales du Palais de la Découverte ont donc été fausses jusqu'en 1945, mais contrairement à beaucoup de rumeurs, elles ont été corrigées depuis. Vous pouvez vérifier vous même en cherchant au-dessus du nom “Poisson” de la frise des mathématiciens les décimales “…0213949463…” on y lisait avant “…021395016…”. Ci-dessous une photo des décimales de la salle pi, mais n'hésitez pas à la visiter, elle existe encore!
L'ère des machines
Contrairement à ce que l'on pourrait croire, l'efficacité du calcul de pi par les ordinateurs ne dépend pas seulement de la puissance des ordinateurs, mais bien aussi du raisonnement mathématique utilisé. Il est même amusant de remarquer qu'historiquement les scientifiques se sont beaucoup plus intéressés à la façon de moins faire de calculs depuis que ce n'est plus eux qui les font. Par exemple, pour calculer
Ce sont donc des raisonnements mathématiques à la fois sur la complexité (nombre d'opérations à effectuer) et sur les propriétés de
Aujourd'hui, le milliard de décimales est largement dépassé. En décembre 2009, le français Fabrice Bellard établit le record vérifié de 2700 milliards de décimales calculées avec un simple ordinateur de bureau. En octobre 2011, les Japonais Yee et Kondo affirment avoir calculé 10 000 milliards de décimales, résultat pas encore totalement validé à ma connaissance. Depuis que l'on connaît autant de décimales, il a été vérifié que toutes les dates de naissance (groupes de 6 chiffres) apparaissent, vous pouvez même chercher la vôtre ici.
Pour finir, Pi est donc un nombre qui de tout temps a passionné les scientifiques. Les propriétés et anecdotes rapportées ici ne sont qu'une infime partie de son histoire. Si le sujet vous intéresse, n'hésitez pas à consulter les livres ci-dessous.
L'image du teaser (dont le fond sont les décimales de pi) :
Sources et liens pour aller plus loin :
- Le fascinant nombre Pi de Jean-Paul Delahaye. Le livre à lire si le sujet vous intéresse, il est complet et simple d'accès, un must!
- Alex au pays des chiffres de Alex Bellos. Un livre très général et très agréable à lire, il contient un passage sur pi intéressant.
- Un exposé sur la salle pi au Palais de la Découverte : Permet aux non parisiens de voir la salle pi et contient plein d'informations, d'anecdotes qui ne sont pas dans ce dossier!
- La fabuleux destin de V2 de Benoit Rittaud. J'y ai trouvé la démonstration de non rationalité de racine de 2. C'est un excellent livre sur ce nombre.
- Calculer pi avec la pluie (merci Mathieu): http://amazings.es/2012/02/29/calculando-pi-con-gotas-de-lluvia/
- Des anecdotes sur le jour de pi ici : http://www.piday.org/stuff/
- Un WWsh qui parle de PI, queqlues exemples de WTF sonores autour de pi : http://www.linaudible.com/2011/03/19/wwsh065/
Et pour accéder directement au livres cités sur Amazon, c'est ici :
Franck nous a préparé un sujet sur nos parasites et sur les moyens pour les combattre.
Vous avez certainement entendu le fameux slogan: “les antibiotiques ce n'est pas automatique”, mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi?
Pour savoir la réponse, écoutez le mp3 par-ici ou lisez le dossier par-là
Le teaser de la prochaine était un peu spécial : un pi-ème. Il est retranscrit ici :
Que j'aime à faire apprendre ce nombre utile aux sages! s!
Immortel Archimède, artiste, ingénieur,
Toi qui de Syracuse aime encore la gloire,
Soit ton nom conservé par de savants grimoire
Jadis, mystérieux, un problème bloquait
Tout l'admirable procédé, l'oeuvre grandiose
Que Pythagore découvrit aux anciens Grecs.
Insoluble rondeur, trop longtemps vous avez
Défié Pythagore et ses imitateurs.
Comment intégrer l'espace plan circulaire?
Former un triangle auquel il équivaudra?
Nouvelle invention : Archimède inscrira
Dedans un hexagone ; appréciera son aire
Fonction de son rayon. Pas trop ne s'y tiendra :
Dédoublera chaque élément antérieur ;
Toujours de l'orbe calculée approchera ;
Définira limite ; enfin, l'arc, le limitateur
De cet inquiétant cercle, ennemi trop rebelle!
Professeur, enseignez son problème avec zèle!…
Le nombre de lettres des mots correspond donc aux 122 premières décimales de pi : 3,1415926535 3238462643 3832795028 8419716939 9375105820 9749445923 0781640628 6208998628 0348253421 1706798214 8086513282 3066470938 44…
Il est a priori d'un auteur inconnu et a été trouvé dans “le fascinant nombre pi” de Jean-Paul Delahaye.
Virus
Bactéries
Champignons
Et autres eucaryotes…
Cette liste noire est celle de nos derniers prédateurs, et parasites Cette liste n'a pas du tout de valeur concernant la classification du vivant, pour ça je vous renvois à ce dossier : L'arbre du vivant.
Alors, bien sûr, de temps à autre un requin bouffe un surfeur (celui-ci est impressionnant), mais ça n'est pas le sujet
Outre les requins, on pourrait rajouter à ces catégories les prions également, mais ceux-ci ne sont absolument pas des espèces vivantes, donc je n’en parlerais pas. C’est une catégorie très anecdotique, responsable notamment de la maladie de Creuzfeldt-Jacob, ou maladie de la vache folle, qui n’est pas notre sujet. Quant la question de l’appartenance des virus au monde vivant, des objections philosophiques existent également, mais nous ferons comme si, pour ce dossier 
Voilà donc nos prédateurs : virus, bactéries, champignons et eucaryotes. Chacun de ces catégories possède des caractéristiques biologiques très différentes qui influent sur nos moyens de défenses. Mais en première ligne, notre première arme, c’est le système immunitaire. Ce système, hyper complexe, a beaucoup évolué depuis les origines de la vie, pour s’adapter à toute forme d’intrusion hostile dans notre organisme. Le système immunitaire est un sujet passionnant, sur lequel je ferai volontiers un dossier, mais qui n’est pas le sujet d’aujourd’hui. Aujourd’hui, j’aimerai vous parler de nos moyens pour pallier à ses insuffisances. Mais avant, je vais vous présenter rapidement les différentes catégories auxquelles appartiennent nos adversaires.
Les virus
Les virus, par exemple, sont des germes microscopiques, de composition vraiment minimaliste. Les seuls éléments qu’on retrouve dans tous les virus, et parfois on ne retrouve que ceux là, sont :
1) une enveloppe
2) un génome
C’est vraiment minimaliste, nan ?.
Et leur information génétique est réduite pareillement : le virus de l’hépatite B, qui infecte 300 millions de personnes sur la planète, a un génome qui tient sur le recto d’une feuille de papier (3200 caractères). Avouez que la formule est assez efficace.
Le secret de cette simplicité est que pour tout ce qui manque au virus, comme par exemple des enzymes, qui permettent de catalyser des réactions chimiques, permettant de fabriquer ses propres constituants, ou des récepteurs, qui permettent d’interagir avec l’environnement, et donc d’y capter des nutriments, par exemple, ils utilisent le matériel de la cellule infectée. Plus besoin de s’occuper de quoi que ce soit, on prend sur place !
Et cela rend les virus également très difficile à atteindre. En effet, pour être efficaces, nos médicaments ont besoin de cibles. Lorsque l’adversaire possède des enzymes ou des récepteurs, on peut fabriquer des molécules qui vont s’y accrocher pour les bloquer, et engendrer des dégâts à la cible.. Mais dans le cas des virus donc, très peu de cibles : le virus utilise les infrastructures de la cellule pour proliférer, si on les cible, on attaque nos propres cellules. Voilà pourquoi on dispose de très peu de médicaments contre les virus.
Et le Tamiflu ?
On a vu que les virus contenaient très peu de matériel, une enveloppe et un génome au minimum. Fort heureusement, souvent, à ce strict minimum, ils rajoutent quelques babioles qui leurs sont bien utiles, et qu’on peut cibler pour les détruire.
Le virus de la grippe, par exemple, possède une neuraminidase : c’est le N de H5N1 Cette neuraminidase lui sert à faire le ménage quand il veut sortir de la cellule qu’il a infecté, en détruisant les molécules entourant la cellule. Bien, bah, le Tamiflu, ou oseltamivir, pour la molécule, bloque cette neuraminidase. C’est un inhibiteur de neuraminidase
Si vous voulez vérifier, voici un lien vers la fiche technique de l'oseltamivir sur le site de L'Afssaps ! Ce site de l’afssaps est excellent si vous voulez éviter d’aller sur doctissimo quand vous cherchez des infos sur un médicament !
En fait, on a en tout et pour tout 3 molécules dirigées contre le virus de la grippe. Heureusement que ce virus est dangereux principalement parce qu’il favorise les co-infections, dues à d’autres germes que nous pouvons, eux combattre.
Bon, tout ça c’était pour vous expliquer pourquoi on avait du mal à cibler les virus : ils ont peu d’éléments caractéristiques qu’on peut attaquer, car ils utilisent le matériel de nos cellules, qu’on ne peut pas attaquer, sinon on se ferait du mal à nous-même !
Le virus de la grippe n’a que 2 types de récepteurs différents à sa surface, le H et le N, indiqués dans son petit nom . Nos cellules en ont, au bas mot, plusieurs centaines, et les lymphocytes, nos globules blancs en chefs, disposent de plus de 10 000 0000 de récepteurs différents pour choper tout ce qui se balade dans la circulation. Aucun de nos lymphocytes n’a les 10 000 000 de récepteurs a lui seul, il serait tiraillé de toute part, mais c’est pour vous montrer à quel point 2 types de récepteurs différents, c’est rien du tout.
Champignons, et autres eucaryotes
Les autres membres de la liste étaient : bactéries, champignons et eucaryotes. Comme je vais revenir par la suite sur les bactéries, je vais brièvement vous parler des champignons et des parasites eucaryotes qui nous infectent.
Les champignons sont donc encore des prédateurs pour l'homme, dans certaines circonstances : dans les cas sévères d'immunodépression, en cas de chimiothérapie très agressive ou de contamination par le vih, notre circulation sanguine peut se voir gagnée par des champignons microscopiques tels que Candida albicans, ou Aspergillus, qui se propagent initialement dans la bouche par exemple, dans le vagin, parfois même dans l'oreille, on parle d'otomycoses. Ces champignons ont besoin d'humidité et de matière organique pour se développer, et ils trouvent sur nous tout ce dont ils ont besoin.
Les eucaryotes sont des espèces vivantes possédant un noyau. Parmi elles, Certains de nos prédateurs, qui sont également des animaux, comme nous, ils peuvent être très gros. Ce sont généralement des vers, mais il y a également des formes unicellulaires (comme le paludisme par exemple qui est un petit animal unicellulaire appellé plasmodie). Quand on parle de parasites, il est inévitable de montrer des choses vraiment gores :
Ici des ascaris intestinaux!
J'ai pas vraiment envie de m'attarder sur ces parasites, même si il y aurait beaucoup de choses à dire, il faudrait faire un dossier dessus, éventuellement ! Pour, eux, pas de problème non plus, on a des molécules qui fonctionnent bien. Allez un dernier, pour la route :
Vous avez reconnus ces petites horreurs, Pediculus humanus, le poux !
Je disais que le virus de la grippe était surtout dangereux par les co-infections qu’il convoyait : en effet, quand on étudie un virus, on regarde un paramètre appellé l’effet cytopathogène : il s’agit de voir si le virus tue les cellules qu’il infecte.
Souvent, ça n’est pas le cas, le virus ne fait que se multiplier dans les cellules, en les laissant en vie. Dans le cas de la grippe, l’effet cytopathogène est très faible. Quel est le problème dans ce cas ? On pourrait laisser le virus gambader en paix et tout irait bien dans le meilleur des mondes ?
C’est ce qu’on fait pour certains virus, comme le cytomegalovirus. Environ la moitié de la population est porteuse de ce virus, et on ne fait rien. Pourquoi, parce qu’il sait se faire discret. Il ne se réplique quasiment pas, et n’infecte que certains types cellulaires. Bref, c’est un hôte courtois, ce cytomegalovirus. Le virus de la grippe quant à lui, est beaucoup plus lourd. S’il ne tue pas nos cellules, il les désorganise, et surtout, il génére une importante réaction immunitaire à son égard, qui fatigue nos globules blancs.
Ces deux effets conjoints vont avoir un effet potentiellement dramatique, car notre appareil respiratoire est alors affaibli, à la merci des premiers venus. Si le virus de la grippe n’est pas trop méchant, il y a en revanche tout un tas d’indésirables qui n’attendent qu’une chose, qu’on leur laisse une fenêtre de tir pour venir proliférer : les bactéries.
Bactéries
Finalement, elles ont beau être relativement anciennes, je crois bien que ce sont elles qui nous donnent le plus de mal, et c'est sur elles que je vais m'attarder le plus.
Vous le savez surement déjà, notre bouche, notre nez, notre gorge, contiennent une quantité énorme de bactéries. Certaines, la plupart, sont absolument inoffensives, et d’autres le sont beaucoup moins. Tout ce petit monde cohabite gentiment, avec l’aimable tolérance de l’hôte, à savoir nous. On parle de flore commensale. Pourquoi notre organisme tolère que tout ce petit monde squatte ? D’abord, parce que ça serait vraiment fatiguant de virer toutes les bactéries qui se pointent, ça serait peut-être possible, comme dans le cas de l’oeil par exemple, là on fait le ménage, avec un succès relatif, mais faut que ça reste propre. Donc le tube digestif, par exemple, est rempli de bactéries commensales. Certaines nous sont mêmes devenues indispensables !
Et l'appareil respiratoire ?
C’est pareil, avec les 10 000 litres d’air que l’on respire chaque jour, on chope également plein de bactéries en suspension. Mais là attention, on fait un peu plus gaffe quand même. Si notre nez et notre gorge sont pleins de bactéries, à partir du larynx, plus on descend dans les bronches, moins y en a, et quand on descend vraiment dans les plus petites bronchioles, aux fins fonds de nos poumons, y a plus rien. Aucune bactérie, c’est un quartier de très haute sécurité!
La raisons est que l’épithélium, (l’épithélium, c’est le nom savant donné pour une surface extérieure, le contraire étant endothélium, une surface intérieur, comme la surface à l’intérieur de nos vaisseaux sanguins, qui sont des endothéliums), l’épithélium respiratoire est bourré de petits pièges gentils à bactérie : cils, mucus collant, anticorps et enzyme destructrices. Je dis gentil, parce-que les vrais bouledogues, les macrophages, cellules destructrices de bactéries, sont tout au fond des poumons, dans les alvéoles pulmonaires, là où c’est censé être devenu stérile, et ou la paroi vers l’intérieur des poumons est la plus fragile.
Donc, si ces systèmes de défense sont désorganisés, par la présence d’un virus de la grippe par exemple, les bactéries, tolérées dans la partie supérieure de l’arbre respiratoire : bouche, nasopharynx, pharynx, vont commencer à se faire de plus en plus envahissantes, et descendre dans les bronches. C’est alors une bronchite, qui n’est pas trop grave en soi, car les bactéries ne franchissent pas l’épithélium et restent cantonnées à la “surface” intérieure des poumons.
Si parmi elles se cachent une méchante, le mot scientifique pour méchante, c’est virulente, donc si parmi elles se cache une bactérie virulente, celle-ci va être capable, par divers moyens, qu’on appelle des facteurs de virulence, de franchir la barrière épithéliale (la frontière formée par l’épithélium), et d’aller coloniser toutes les cellules du poumons, dont, entre autre les cellules des vaisseaux sanguins, ce qui équivaut à une dissémination dans tout l’organisme… Lorsque la bactérie franchit la barrière épithéliale, on parle de pneumonie, et autant vous dire que l’heure n’est pas à la rigolade si on en arrive jusque là.
Les antibiotiques
Mais rassurez-vous, la cavalerie rapplique. Récapitulons, tout commence par une grippe. A ce moment, quand on est à la place du malade, on ne ressent que des signes habituels d’activation du système immunitaire : fièvre modérée, fatigue, douleurs musculaires. Ces signes font partie de notre réponse normale à l’infection : ils vont avoir pour effet qu’on va rester au chaud sous la couette : au chaud parce que la fièvre est associée à une sensation de froid, et sous la couette, parce qu’on est fatigué. Donc ça fait les affaires de l’organisme qui n’a plus à lutter contre le froid et l’exercice, il peut consacrer toutes son énergie à lutter contre le petit virus indésirable.
Mais, comme je vous l’ai décrit, bientôt une bronchite arrive : elle correspond à la réaction générique de nos bronches. C’est la réaction inflammatoire. On tousse, on produit des glaires pour évacuer l’intrus, quel qu’il soit, hors des bronches.
Si vous allez voir le médecin à ce stade, il fera rapidement le diagnostic d’une grippe, et si vous êtes une personne pas trop fragile, c’est à dire pas un nourrisson, une personne âgée, ou une personne avec d’autres maladies plus graves associées, il vous prescrira quelques amuse-bouche, comme du paracétamol et un sirop pour la toux, et vous dira de vous reposer. Et il aura raison.
Mais quelle question principale se sera-t-il posée intérieurement ? Il se demandera : Y a-t-il bronchite, ou pneumonie ? La différence est majeure, car si les bactéries ont franchi le rubicon de la barrière épithéliale, il faut intervenir sans plus attendre, et dégainer les antibiotiques.
Les antibiotiques
Les antibiotiques ont fait de nombreuses apparitions précoces dans l’histoire de la médecine, mais leur utilisation massive est très récente, datant de moins d’un siècle.
C’est à Fleming, un scientifique écossais, que l’histoire a attribué la paternité de la découverte du premier d’entre eux : la pénicilline. Pour la petite histoire, cette découverte s’est faite par hasard en 1928: Fleming est parti en vacances, et en revenant, il a remarqué que ses cultures bactériennes avaient été contaminées par un champignon du genre Penicillium. D’abord, ça l’a mis en colère. Ensuite, il a remarqué que les champignons avaient empêchés la croissance des bactéries à leurs alentours. Il a analysé le contenu de ses culture, et a isolé un composé qui permettait d’empêcher à certaines bactéries de se multiplier… Quelques années plus tard, le premier antibiotique sortait!
J'ai bien résumé l'histoire, en réalité c'est une histoire très compliqué mais assez amusante sur les rivalités entre anglais et américains, sur fond de deuxième guerre mondiale, un petit peu comme la paternité du VIH que les américains ont essayé de nous piquer. Plus d'infos par ici!
Mais alors, qu’est-ce-que la pénicilline, et comment fonctionne-t-elle ?
Les bactéries sont des organismes qui ressemblent beaucoup à chacune de nos cellules. La principale différence est qu’elles ne possèdent pas de noyau, alors que nos cellules possèdent quasiment toutes un noyau. On dit que les bactéries sont des procaryotes, alors que nos cellules, et donc nous, sommes des eucaryotes. C’est une distinction assez fondamentale dans le monde du vivant : les procaryotes, et les eucaryotes. Une autre différence importante entre les bactéries et nos cellules est que les première ont une membrane beaucoup plus épaisse que celle de nos cellules. Les bactéries, qui sont des êtres unicellulaires confrontés à un milieu extérieur hostile, ont besoin d’un gros, gros, manteau, en comparaison à nos cellules qui sont finalement dans des conditions environnementales toujours relativement calmes et controlées.
D’ailleurs, les mots le montrent bien, dans le cas de nos cellules, on parle de membrane cellulaire, ou membrane plasmique, alors que pour les bactéries, on parle de paroi bactérienne. Pour construire cette paroi, les bactéries sont relativement embêtées, car en réalité, elles disposent d’une membrane, comme la notre, et à l’extérieur de celle ci, elles rajoutent une couche, beaucoup plus épaisse d’éléments protecteurs, qui forment la paroi. Elles sont embêtées car cette paroi est composée d’énormes molécules, ce sont des polymères (répétitions de pleins de petites molécules identiques), très longues, et ces molécules ne peuvent pas sortir par la première membrane cellulaire, elles sont beaucoup trop grosses. Comment faire donc ? La solution trouvée par la bactérie est de faire sortir les petites briques élémentaires des polymères, les monomères, pour ensuite les assembler à l’extérieur, en faisant sortir les enzymes nécessaires. J’ai deux images pour vous aider à vous représenter les choses : les maquettes de bateaux dans les bouteilles en verre, pour contourner le problème du goulot, on rentre les pièces, puis on les assemble à l’intérieur, et 2ème image l’assemblage de la station spatiale internationale en orbite : on envoie d’abord les éléments un par un, puis on assemble dans l’espace, car tout envoyer d’un coup serait trop cher, et plus difficile.
Bref, donc, la bactérie fait sortir les petites briques, d’une part, et les enzymes necessaires à l’assemblage d’autre part, pour construire sa paroi. Je vous passe le nom des composants de la paroi, il n’a pas grande importance, en revanche, savez-vous comment sont appellées les enzymes utilisées pour assembler les briques de la paroi ? On les appelle les PLP, ou Protéines Liant la Pénicilline.
Voilà, vous avez compris, la pénicilline se lie à ces enzymes, et empêche leur fonctionnement. La bactérie est incapable de synthétiser sa paroi, et de l’entretenir, ce qui est indispensable à sa survie. La pénicilline a un effet bactéricide : elle tue les bactéries.
Les résistances aux antibiotiques
Donc, les pénicillines, les, parce qu’il y en a plusieurs apparentées , les pénicillines tuent les bactéries. Toutes les bactéries ? Non, loin de là.
Vous souvenez-vous de la manière dont on les a découvertes ? Les pénicillines étaient présentes dans le milieu de culture du Dr Fleming, contaminé par le champignon du genre Penicillium. En fait, les pénicillines sont synthétisées par les champignons, dans le but d’empêcher les bactéries de venir digérer leurs nutriments : oui, les champignons et certaines bactéries occupent la même niche écologique : la fermentation des sucres.
Donc les champignons et les bactéries sont en guerre pour les susucres, depuis, disons, des millions d’années pour être gentil, et les pénicillines sont l’arme ultime développée par les champignons pour renvoyer les bactéries dans les abîmes insondables d’où elles proviennent
A noter qu’on aurait apprécié que les bactéries aient la gentillesse de nous synthétiser également des composés anti-champignons, dits anti-fongiques, pour qu’on puisse leur piquer, comme les pénicillines ! Mais non ! Quelle vulgarité ces bactéries D'ailleurs, ironiquement, la plupart des composés antifongiques dont on dispose nous sont fournis par les champignons eux-mêmes qui ont en revanche le bon goût de s'en mettre plein la poire entre eux de ce coté-là. Quand il s'agit de susucre, y a plus de famille qui tienne, c'est chacun pour soit
Enfin tout ça pour dire que si les bactéries n’ont pas la civilité de nous avoir préparé des comp
osés antifongiques au fil de l’évolution, elles ont même l’outrecuidance d’avoir trouvé des moyens de résister aux pénicillines… Et force est de reconnaître que le contraire aurait été étonnant, depuis le temps qu’elles y sont confrontées.
Donc vous l’aurez compris, les pénicillines ne sont pas actives sur toutes les bactéries. La pénicilline G, benzylpénicilline, qui est la première de toutes les pénicillines commercialisées a un spectre d’action limité à certaines bactéries.
D’abord, certaines bactéries ont une paroi un petit peu plus complexe que cette que je vous ai décrite précédemment, à savoir, une membrane comme celle de nos cellules, on l’appelle membrane plasmique, recouverte par une couche épaisse, le protéoglycane.
Voilà finalement je ne vous aurais pas fait grâce du nom de cette paroi Les bactéries qui ont cette structure de paroi : membrane plasmique + protéoglycane sont dites GRAM +. Là cette appellation, si vous voulez retenir un truc important dans ce dossier, c'est cette notion de Gram + et, on va y venir, gram -. C'est fondamental en bactériologie. C’est comme la différence entre les plantes et les animaux, presque : Gram+ et Gram-.
Et ça s'appelle Gram parce-que c'est le nom du chercheur qui a mis au point la méthode permettant de révéler cette distinction. L'autre groupe de bactéries, les GRAM – donc, a une architecture plus complexe à savoir : une membrane plasmique, un protéoglycane, pour l’instant c’est comme les GRAM +, et l’ensemble recouvert par une troisième membrane, appellée membrane externe, et qui ressemble à la première, ou membrane plasmique.
Donc je récapitule, les bactéries GRAM + ont une membrane plasmique, recouverte par le protéoglycane. Les bactéries GRAM – ont une membrane plasmique, le protéoglycane, et une troisième couche, la membrane externe.
Notez bien que certaines bactéries ne sont ni Gram +, ni Gram -, mais elles sont un peu rares, et donc on va les laisser tranquille pour cette émission. C'est le cas par exemple du bacille de Koch responsable de la tuberculose. Lui il a une paroi encore plus épaisse que tout le monde, c’est un vrai tank. Enfin bref, je m’égare.
La pénicilline G agit donc en bloquant les enzymes de synthèse du protéoglycane, vous vous souvenez ? A priori, elles devraient agir sur les Gram + et les gram -, puisque les deux catégories ont cette couche de protéoglycane !
Raté, les Gram négatives sont résistantes naturellement : pourquoi ? La raison est toute simple : la troisième couche, la membrane externe qu’elles possèdent en plus des gram +, bloque l’accès de la pénicilline G au peptidoglycane.
Sacré avantage pour les Gram – !
Mais pour ce qui est de la résistance aux pénicillines, on va voir que les Gram + ne sont pas en reste, et ont trouvé, bien avant notre arrivée dans la bataille, des mécanismes pour échapper à ces pénicillines.
Les pénicillines ne sont pas stables, c’est la leur moindre défaut. Ce sont des composés chimiques un peu improbables avec notamment un cycle à 4 côtés, un carré en fait, dans leur structure.
Petit apparté pour éclaircir ce que je viens de dire, une structure cyclique en chimie, c’est le contraire d’une structure linéaire. Les atomes qui constituent le cycle sont liés ensemble pour former un cycle, comme des enfants qui se donnent la main en faisant la ronde.
Ces structures cycliques en chimie sont très fréquentes, mais les cycles sont stables lorsqu’ils ont 5 sommets minimum, en-dessous, ça devient un peu instable. Pour simplifier, on pourrait dire que les sommets des cycles sont constitués par les noyaux, et les cotés du cycle sont formés par les électrons. Et quand le nombre de sommet diminue, l’angle entre les cotés diminue également, donc les électrons se rapprochent, et vous savez que les électrons n’aiment pas se rapprocher. Donc voilà, quand on rapproche trop les électrons, le cycle se casse !
Fin de l’apparté, donc les pénicillines, avec leur cycle à 4 cotés, appelé cycle béta-lactame, sont très instables. Et les bactéries Gram + ont trouvé une parade grâce à cette propriété : elles synthétisent une enzyme qui permet de détruire les pénicillines, c’est très facile, puisque le cycle bétalactame est très fragile !
Cette enzyme s’appelle une bétalactamase, et en la secrétant autour d’elle, la bactérie détruit toute forme de pénicilline G qui oserait s’approcher. Voilà de quoi être tranquille ^^
Pour résumer, voir si vous vous souvenez de tout, la pénicilline bloque la synthèse du protéoglycane bactérien, constituant essentiel de la paroi, en agissant sur les PLP, protéines liant la pénicilline, responsables de sa synthèse. Cependant les bactéries à Gram négatif possèdent une membrane externe qui les protège contre l’action des pénicillines, et certaines bactéries gram positif possède une enzyme appellé bétalactamase qui les protège également en détruisant le fragile cycle bétalactame des pénicillines.
Voilà, plus ou moins, l’état des lieux à notre arrivée dans la bataille entre champignons et bactéries.
La plupart des bactéries gram + ne possèdent pas de bétalactamase, car fabriquer une enzyme coûte de l’énergie à la bactérie, et finalement, il y a plein d’endroits où on est pas embété avec ces histoires de pénicilline.
Après avoir compris comment fonctionnait les pénicillines, on a également découvert comment certaines bactéries avaient trouvé le moyen de se prémunir contre elles, avec ces bétalactamases. Et c’est là que l’homme a commencé à mettre son petit grain de sel…
Les chimistes ont cherché à synthétiser une molécule qui résistait à ces bétalactamases, et, assez rapidement, ils ont trouvé : la méticilline. Quel est le principe de cette résistance aux bétalactamases ?
En fait, en rajoutant une chaîne très longue et très encombrante à la pénicilline G originelle, on bloquait l’accès de la bétalactamase à la pénicilline, et la bétalactamase perdait son efficacité tandis que la pénicilline, en l’occurence la méticilline, la retrouvait ! C'est comme quand on mettait du chewing-gum dans la serrure de la salle où on allait avoir un contrôle de maths. Encore que pour que l'exemple colle parfaitement, il aurait fallu pouvoir mettre le chewing-gum sur la clé. Dans cette exemple, la bétalactamase serait la serrure, et la clé serait la pénicilline. On rajoute un gros chewing-gum, et le tour est joué, la clé ne rentre plus dans la serrure
L’homme venait de faire son entrée dans la bataille. C’était en 1959, avec la découverte de la méticilline. On appelle les molécules dérivées de cette méticilline, les pénicillines M, logique non ?
Une autre des améliorations que l’homme a apporté à la pénicilline est la faculté d’aller s’attaquer aux bactéries Gram -, qui, on l’a vu tout à l’heure, semblaient protégées grâce à leur membrane externe.
En fait, cette membrane externe est porée à de nombreux endroits, pour laisser passer l’eau et la bidoche les constituants dont la bactérie à besoin pour survivre. En 1961, les chimistes ont réussi à synthétiser une nouvelle pénicilline qui pouvait se frayer un chemin à travers la membrane externe des bactéries gram -, pour aller bloquer la synthèse de leur protéoglycane. C’était l’ampicilline, chef de file des pénicillines A. Vous connaissez l'amoxicilline ? bah c'est la p'tite p'tite p'tite fillote de l'ampicilline, une pénicilline A. Son nom commercial, le Clamoxyl®.
Avec la méticilline, chef de file des pénicillines M, qui pouvait s’attaquer à toutes les bactéries gram positives, même celles qui ont une bétalactamase, et l’ampicilline, chef de file des pénicillines A, qui pouvait s’attaquer aux bactéries gram négatives, on semblait être en mesure de neutraliser n’importe quelle bactérie ! Mais rapidement on a déchanté.
Staphylococcus Aureus, une bactérie gram positive a développé une résistance, par un nouveau mécanisme, à la méticilline, à peine 2 ans après la découverte de celle-ci. Tout le monde était un peu surpris par la coriacité de ces bactéries, et c'était loin d'être fini. On lui a donné un nom du coup, Staphylococcus Aureus Résistant à la Méticilline, où SARM. C'est un peu une star, chez les bactéries, un genre de Vercingétorix, quoi.
En fait, tout simplement, elle modifiait ses PLP. Les enzymes de fabrication de la paroi : bah elle en changeait, et du coup, les pénicillines ne les retrouvaient plus 
Quant aux bactéries gram négatives, idem, on s’est aperçu qu’elles étaient également productrices de bétalactamases. Et les pénicillines A ne sont pas protégées contre les bétalactamases, par une grosse chaîne encombrante, comme les pénicillines M …
On ne peut pas rajouter de grosses chaînes encombrantes aux pénicillines A pour les rendre inaccessibles, car si on le faisait, elles ne pourraient plus passer par les pores de la membrane externe des bactéries gram -. Ca se complique, hein ?
Dans les deux cas, on tombait sur un os. Pour les PLP qui changent, on est coincé, y a rien à faire, par contre, pour les bétalactamases des Gram – …
On a trouvé une autre solution : on crée un leure à bétalactamases. En ajoutant aux pénicillines A une petite molécule qui a beaucoup d’affinitié pour les bétalactamases, on occupe celles-ci pendant que la pénicilline A peut aller faire son boulot en bloquant les PLP, et on a gagné ! Cette petite molécule qui inhibe les bétalactamases, c’est par exemple l’acide clavulanique, sorti au début des années 1980, ou bien, le tazobactam, sorti au début des années 1990. Ces deux molécules appartiennent à la famille des inhibiteurs de bétalactamases. Grâce à eux, les pénicillines A retrouvent leur activité sur les bactéries Gram négatives, et positives.
Cette association pénicilline A + inhibiteur de bétalactamase est un des antibiotiques les plus prescrit. En molécule, cela donne amoxicilline + acide clavulanique. C'est l'Augmentin®, vous connaissez non ?
Ensemble, ces deux molécules restent actives sur la grande majorité des germes auxquels nous sommes confrontés. Je vous ai dit que l’acide clavulanique a été découvert il y a une trentaine d’année, et il marche toujours, mais je vous tromperai si je ne vous en parlais pas, toutes les études sont formelles, les résistances progressent. Et les journalistes ne se privent pas pour en parler.
Bientôt plus d'antibiotiques ?
Qu’en est-il vraiment ?
Il y a beaucoup d’études alarmistes sur l’évolution des résistances aux antibiotiques, et grosso modo, cela représenterai un travail monstre d’en faire le bilan. Cependant, on peut dire avec pas mal de certitude, que globalement, le pourcentage de bactéries isolées de certains prélèvements (sang, pus, etc), augmente assez lentement, d’années en années.
Mais cette augmentation n’est pas inexorable : les politiques de santé publique destinées à faire baisser les résistances sont généralement utiles, et lorsqu’on arrète d’utiliser une molécule à tout bout de champ, le pourcentage de résistance diminue au sein de la population bactérienne.
Un peu de sélection naturelle
Pourquoi ?
La réponse est très simple : sélection naturelle !
Vous vous souvenez, la sélection naturelle, c’est trois principes : variation, adaptation, et hérédité. Ici, la variation est la présence au sein de la population d’un mécanisme de résistance. Certaines bactéries l’ont, d’autre pas. Ensuite, l’adaptation : cette variation permet, dans les écosystèmes un peu hostiles où les antibiotiques sont fréquents, à la bactérie possédant le gène de résistance de survivre mieux et se reproduire mieux que celles ne l’ayant pas. Et enfin, hérédité, la bactérie transmet ce gène à sa descendance : moralité : la fréquence du gène de résistance augmente au sein de la population bactérienne, si la population est soumise à l’antibiotique.
A contrario, dans un environnement où l’antibiotique n’est pas présent, posséder le gène de résistance n’apporte aucun avantage adaptatif, voire un désavantage. Et c’est pour ça que quand on arrête d’utiliser une molécule, le taux de résistance redescend.
Ce mécanisme est aussi responsable de ce qu’on appelle l'effet barrière de la flore commensale. L’un des avantages à héberger gracieusement tout plein de bactéries sur nous, c’est qu’elles nous protégent également contre des bactéries éventuellement plus virulentes, en les empêchant tout simplement d’occuper le terrain, et en les soumettant à la sélection naturelle !
Et empiler des enzymes de résistance aux antibiotiques n'est pas un atout pour s'imposer au milieu des bactéries, au contraire, c'est plutôt un caractère négatif, tant que la population bactérienne n'est pas au contact des antibiotiques en question ! Voilà pourquoi lorsqu’on utilise moins, et à bon escient, une molécule antibiotique, les bactéries qui possèdent des enzymes de résistance à cette bactérie vont voir leur nombre progressivement diminuer au sein d’une population. On se sert de la guerre que se font les bactéries entre elles pour préserver nos armes… Diviser pour mieux régner !
Donc il y a deux règles qui se dégagent de ces principes de biologie :
1) en utilisant le moins possible une molécule antibiotique, on diminue la fréquence des mutants : ” les antibiotiques, c’est pas automatique”
2) Deuxième idée importante: les mécanismes de résistances émergent plus facilement lorsque les populations sont soumis à des doses faibles, pendant de courte durée. De cette manière, la résistance peut émerger progressivement, et les bactéries “ont le temps” de trouver des mécanismes qui fonctionnent. Alors que si on soumet directement une population à une grosse dose d’antibiotique pendant une longue durée, tout les bactéries cassent leur pipe et personne ne résiste. C’est pour cela qu’il est important de poursuivre les traitements jusqu’au bout, même si on va mieux : pour bien toutes les bactéries jusqu’à la dernière qui seraient en train de commencer à tenter de résister à l’antibiotique.
Antibiotiques d’élevage
C’est une des raisons pour laquelle l’utilisation d’antibiotique dans l’élevage fait grincer des dents. Plus de la moitié des antibiotiques produits dans le monde sont destinés aux animaux d’élevage ! Et autant vous dire que si on prive une maman d’antibiotique quand son bébé va pas bien, c’est difficile de lui faire accepter qu’on les distribue à la pelle aux veaux, vaches, cochons, poulets, de par le monde ^^
Aux Etats-Unis, par exemple, les antibiotiques sont même utilisés comme facteurs de croissance : en diminuant la flore commensale, ils améliorent l’absorption des nutriments par les animaux d’élevage, ce qui augmente les revenus de l’éleveur, qui peut ainsi faire des économies sur la ration alimentaire de l’animal.
En Europe, les règles sont un peu plus strictes : on n’utilise aucun antibiotique utilisé également chez l’homme pour soigner ou prévenir les infections chez les animaux. Et l’utilisation des antibiotiques comme facteurs de croissance est interdite.
De cette manière, vue que les bactéries qui infectent l’homme et les animaux d’élevage ne sont pas toujours les mêmes, et que les antibiotiques ne sont pas les mêmes du tout, on limite l’impact sur l’évolution des résistances. Mais ces mesures sont insuffisantes, et on a montré que les résistances développées par les bactéries d’animaux d’élevage, pouvaient par différents mécanismes, augmenter les résistances des bactéries humaines aux antibiotiques.
La question est donc loin d’être résolu… C’est plus une question de société qu’une question scientifique, je crois…
Mais revenons-en à l’émergence des résistances chez les bactéries humaines
La tendance globale reste à l’augmentation des résistances.
Rassurez-vous, cette augmentation est lente, d’une part, et d’autre part, plus ou moins controllée. L’une des stratégies utilisée à l’échelon public pour lutter contre les bactéries et d’”user” toujours les mêmes molécules : les recommandations conseillent toujours d’utiliser les molécules les plus simples et les moins évoluées.
De cette manière, les résistances peuvent éventuellement progresser, mais quelque part, on s’en fiche, car on fait exprès de se garder sous les coudes des molécules dont on se sert jamais, et qui ont, elles une efficacité foudroyante sur les germes qui deviendraient trop gênants. La plupart du temps, on a pas besoin de se servir de ces molécules, car l’immunité naturelle et les antibiotiques de première ligne suffise à venir à bout de la bactérie. Et de ce fait, les résistances n’apparaissent pas.
L’exemple parfait est celui des carbapénèmes : c’est une famille de molécule dont les résistances sont rarissimes en France, parce-qu’on utilise la molécule à bon escient. En revanche, les résistances importées sont rares, mais existent. Parce-que si on utilise la molécule à tout bout de champ, inévitablement des résistances émergent.
http://cid.oxfordjournals.org/content/42/5/657.long
Voici un rapport paru dans le Clinical Infectious Diseases Oxford Journal. Ce rapport présente une liste des bactéries qui risquent de poser des problèmes dans les années à venir, en résistant à nos antibiotiques les plus performants : parmi elles, ce bon vieux SARM, vous vous souvenez ? Il avait surpris tout le monde en devenant résistant à la trouvaille des chimistes, les pénicillines M, pour bloquer ses bétalactamase, à peine 2 ans après leur découverte. Bah il nous donne encore du fil à retordre…
Bref, ce rapport nous permet de comprendre le noeud du problème, qui est avant tout économique. En fait, les antibiotiques dont nous disposons, et je ne vous ai décrit qu'un bout de la principale famille, suffisent largement à traiter les bactéries du commun des mortels.
Le problème est statistique. Tant que nos antibiotiques existants suffiront à combattre l'immense majorité des bactéries, comme c'est le cas actuellement, les grands laboratoires n'auront aucun intérêt à développer de nouvelles molécules, qui coûtent très chères à développer, et qui finalement ne rapportent pas grand chose, puisque la politique serait de s’en servir le moins possible… Et c’est le cas actuellement, les molécules en cours de développement sont rares. Et c’est la raison pour laquelle les médecins ne cessent de tirer la sonette d’alarme !
Evidemment, les souches nosocomiales, constamment confrontées aux antibiotiques dans les unités de soins intensifs finissent par empiler les mécanismes de résistances et, il arrive que des souches deviennent totorésistantes, c’est à dire, résistantes à tout. Mais les laboratoires ne développent pas de nouvelles molécules pour des cas sporadiques. C'est cynique, mais finalement, ça se comprend. Une des solutions serait de permettre aux laboratoires de faire entrer le coût de la recherche dans le prix des médicaments qu’ils commercialisent. Mais là, ça couterait très cher, et deviendrait une charge très lourde pour les caisses d’assurance maladie. Le prix des boîtes peut atteindre facilement plusieurs milliers de dollars, lorsque le laboratoire doit répercuter le coût de la recherche… La question est plus une question de société, qu’une question scientifique, à mes yeux…
Pour finir et pour conclure, vous vous souvenez du SARM ? Bon, bah pour s’en débarasser, on utilise un antibiotique qui s’appelle la vancomycine. Et vous savez depuis combien de temps on utilise cette antibiotique ? Depuis 1956, et ça continue de marcher, malgré une utilisation intensive dans l’élevage, en plus !
Un dossier de Marco, inspiré de Stephen Jay Gould, sur cet animal extraordinaire qui a été (trop) longtemps mal considéré
Bonne écoute!
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Le dossier écrit:
siers/2012/02/29/lornithorynque-est-il-un-cousin-de-donald/”>L'ornithorynque est-il un cousin de Donald Duck?
Les news:
- Faire revivre une plante de 31800 ans
- Recensement citoyen de la biodiversité
- L'ordinateur quantique du futur
Quote:
- “La science consiste à passer d'un étonnement à un autre” – Aristote
- “Dieu a le sens de l’humour. La preuve : regardez les Ornithorynques” – Tirée du film Dogma
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