La théorie de l'évolution de Darwin nous dit que les organismes modernes sont supérieurs à leurs ancêtres. Mais les dernières recherches de l'Académie chinoise des sciences agricoles et de l'Université agricole d'Anhui aboutissent à une conclusion contre-intuitive : une protéine insecticide Bt ancienne « ressuscitée » possède un pouvoir insecticide bien supérieur à celui de ses descendants modernes – elle est efficace contre neuf espèces de lépidoptères ravageurs et peut également tuer les moustiques, tandis que la protéine Cry2A moderne ne permet de lutter que contre 3 à 5 espèces de ravageurs.

I. Les difficultés de « recherche et développement » des protéines insecticides Bt

Les protéines insecticides de Bacillus thuringiensis (Bt), en raison de leur spécificité élevée et de leur caractère respectueux de l'environnement, sont une technologie clé pour la lutte verte contre les ravageurs agricoles, largement utilisées dans les cultures génétiquement modifiées résistantes aux insectes et les pesticides biologiques. Cependant, leur utilisation intensive et prolongée a conduit au développement d'une résistance des ravageurs aux principales protéines de type Cry1A, menaçant gravement la durabilité de l'agriculture.

La découverte de nouvelles protéines Bt hautement efficaces, à large spectre et sans résistance croisée avec Cry1A, est devenue un objectif urgent pour les chercheurs du monde entier. Mais au cours des dernières décennies, que ce soit par criblage de nouvelles protéines à partir de souches naturelles ou par ingénierie protéique des protéines existantes, il n'a pas été possible d'obtenir une nouvelle génération de protéines insecticides aussi efficaces et à large spectre que les Cry1A, constituant un goulot d'étranglement reconnu par l'industrie.

II. Points saillants de l'innovation : faire « parler » les protéines anciennes

En mars 2026, l'équipe de recherche sur les gènes fonctionnels de résistance aux insectes de l'Institut de la protection des plantes de l'Académie chinoise des sciences agricoles, en collaboration avec l'Université agricole d'Anhui, a publié des résultats de recherche révolutionnaires dans la revue scientifique internationale de premier plan Science Bulletin (facteur d'impact IF=21,1). L'étude applique pour la première fois systématiquement la technique de reconstruction de séquences ancestrales (Ancestral Sequence Reconstruction, ASR) au domaine de la recherche et du développement des protéines insecticides Bt, offrant un nouveau paradigme pour résoudre les difficultés mentionnées.

Point saillant 1 : Reconstruction de 7 gènes ancestraux, « résurrection » de protéines insecticides anciennes

L'équipe de recherche a pris la famille des protéines Cry2, sans résistance croisée avec Cry1A, comme objet d'étude. Grâce à une analyse phylogénétique retraçant l'évolution de la famille Cry2A sur des dizaines de millions d'années, elle a réussi à reconstruire et synthétiser 7 gènes ancestraux (Anc0 à Anc6), et à réaliser leur expression soluble dans Escherichia coli.

Point saillant 2 : Briser la perception traditionnelle selon laquelle « le moderne est supérieur à l'ancestral »

Les résultats des tests d'activité biologique sont frappants : la protéine ancestrale Anc0 présente une activité insecticide à large spectre étonnante – elle est active contre les 9 espèces de lépidoptères ravageurs testées (couvrant les principaux ravageurs agricoles des familles des Noctuidae, Geometridae, Pyralidae, etc.) ainsi que contre le moustique Aedes albopictus (diptère).

En comparaison, les toxines modernes Cry2A existantes (comme Cry2Ae, Cry2Ah) ne sont efficaces que contre 3 à 5 espèces de lépidoptères, leur gamme d'hôtes étant nettement plus étroite. Cette découverte bouleverse complètement la perception traditionnelle de l'évolution selon laquelle « les protéines modernes sont fonctionnellement supérieures aux ancêtres », révélant que les protéines ancestrales constituent une « bibliothèque de ressources en protéines insecticides à large spectre » encore inexploitée.

Point saillant 3 : Révélation pour la première fois du modèle d'« évolution fluctuante » des protéines Cry2A

L'équipe de recherche a en outre analysé l'évolution de l'efficacité des toxines Cry2A au cours du temps, découvrant pour la première fois qu'elle suit un modèle d'« évolution fluctuante » : la toxicité contre les principaux ravageurs agricoles comme les Noctuidae ou les Geometridae ne s'est pas renforcée de manière linéaire, mais présente des caractéristiques de fluctuations non linéaires de type « haute efficacité – faible efficacité – haute efficacité à nouveau ».

L'analyse des données suggère que ces fluctuations pourraient provenir de l'acquisition, au cours de l'évolution, de différentes cibles d'action contre le même ravageur. Cette découverte fondamentale offre une approche révolutionnaire pour la gestion moderne de la résistance des ravageurs : en retraçant la diversité des cibles des protéines ancestrales, il est possible de concevoir de nouvelles protéines insecticides reconnaissant des sites différents, résolvant ainsi à la racine le problème de la résistance des ravageurs apparu avec l'utilisation prolongée des protéines Bt.

Point saillant 4 : Fournir une « carte des points chauds » pour l'ingénierie protéique

L'étude n'a pas seulement « ressuscité » une protéine ancestrale efficace et à large spectre, elle a également, par alignement de séquences et analyse structurelle, localisé avec précision les sites fonctionnels clés déterminant l'activité insecticide et les points chauds pour l'ingénierie, fournissant ainsi une navigation précise pour la conception rationnelle future de protéines insecticides encore meilleures.

III. Signification technologique : Comment la technologie ASR renforce le R&D des protéines Bt

La technique de reconstruction de séquences ancestrales équivaut à une « paléobiologie moléculaire » – en comparant les séquences d'acides aminés des protéines existantes, elle utilise des modèles évolutifs pour déduire la séquence de leur ancêtre commun, puis la synthétise en laboratoire pour validation fonctionnelle.

Appliquée pour la première fois systématiquement au domaine des protéines insecticides Bt, ses avantages clés sont les suivants :

Sauter les optimums locaux : L'ingénierie protéique traditionnelle se limite à de petites modifications des protéines existantes, tandis que la technologie ASR permet d'explorer un espace de séquences beaucoup plus vaste et de découvrir des fonctions « oubliées » par l'évolution ;

Révéler les lois de l'évolution : En reconstruisant plusieurs nœuds intermédiaires du chemin évolutif, on peut retracer clairement l'histoire de l'évolution fonctionnelle, fournissant des orientations théoriques pour une conception rationnelle ;

Identifier les sites clés : En comparant les différences entre les séquences ancestrales et modernes, on peut cibler avec précision les acides aminés clés responsables des différences fonctionnelles.

IV. Perspectives d'application : Insuffler une nouvelle dynamique à la lutte verte

1. Utilisation directe pour le développement de cultures résistantes aux insectes et de pesticides biologiques

La protéine ancestrale Anc0 peut elle-même servir de gène candidat pour développer de nouvelles cultures transgéniques résistantes aux insectes ou des insecticides microbiens. Son activité à large spectre pouvant couvrir de multiples ravageurs majeurs, elle présente de vastes perspectives d'industrialisation.

2. Fournir un « arsenal de rotation » pour la gestion de la résistance

Anc0 ne présente pas de résistance croisée avec les protéines Cry1A existantes et peut servir d'« arme de rotation » pour la gestion de la résistance, retardant ou surmontant l'évolution de la résistance des ravageurs aux principales protéines Bt.

3. Concevoir des protéines contournant la résistance basées sur le modèle d'« évolution fluctuante »

En analysant les changements des cibles d'action des protéines Cry2A contre le même ravageur à différents stades évolutifs, il est possible de concevoir de nouvelles protéines insecticides avec des combinaisons de sites de reconnaissance, résolvant le problème de la résistance à la source.

4. Extension à l'exploration d'autres protéines fonctionnelles

Cette étude fournit un exemple réussi d'application de la technologie de reconstruction de séquences ancestrales dans le domaine des biotechnologies agricoles, qui peut être étendue à d'autres familles de protéines Bt, voire à d'autres protéines fonctionnelles (comme les protéines de résistance aux maladies, les protéines de tolérance au stress).

V. Signification industrielle : Ouvrir un nouveau paradigme « archéologique » pour le R&D des protéines Bt

La valeur profonde de cette recherche réside dans le changement radical du paradigme de R&D des protéines Bt. Auparavant, les scientifiques, tels des « chercheurs d'or », cherchaient péniblement de nouvelles protéines dans les souches naturelles ou retouchaient les protéines existantes, avec des résultats limités. Désormais, la technologie ASR transforme les scientifiques en « archéologues », explorant l'histoire évolutive pour découvrir des trésors oubliés.

Comme l'a souligné le chercheur Li Xinhai de l'Institut des sciences des cultures de l'Académie chinoise des sciences agricoles dans son commentaire éclairant publié dans Science Bulletin : « Cette recherche surmonte le goulot d'étranglement du développement des protéines insecticides et fournit un exemple réussi de l'utilisation de la technologie ASR pour analyser l'évolution fonctionnelle et la modification rationnelle des protéines insecticides Bt, ce qui est d'une grande importance pour promouvoir la lutte verte contre les ravageurs agricoles. »

Alors que les protéines modernes sont confrontées au piège de la résistance, les ancêtres anciens deviennent la clé pour résoudre le problème – ce n'est pas seulement une victoire technologique, mais aussi une victoire de la pensée évolutive.

Source : Institut de la protection des plantes de l'Académie chinoise des sciences agricoles (Équipe d'innovation sur la recherche et l'utilisation des gènes fonctionnels de résistance aux insectes) ; Collège de la protection des plantes de l'Université agricole d'Anhui (Équipe d'innovation sur la lutte biologique) ; Auteurs : Auteur correspondant – Le chercheur Shu Changlong (Institut de la protection des plantes de l'Académie chinoise des sciences agricoles) ; Premier auteur – Le maître de conférences Wang Kui (Université agricole d'Anhui) ; Les collaborateurs incluent le chercheur Zhang Jie, le professeur Cao Haiquan, le professeur Liao Min, la maîtresse de conférences Cao Beibei, le professeur Ben Raymond (Université d'Exeter, Royaume-Uni), etc. ; Titre : Resurrecting the past: ancestral Bacillus thuringiensis pesticidal proteins reveal broad-spectrum insecticidal activity and protein engineering hotspots ; Publié dans : Science Bulletin (mars 2026).