Comprendre l'agriculture cellulaire : Produire de la viande sans élevage traditionnel

La demande mondiale de viande augmente, tirée par la croissance démographique et la hausse des revenus, en particulier dans les pays en développement. L'élevage traditionnel est cependant confronté à des défis importants, notamment son impact environnemental, les préoccupations relatives au bien-être animal et les limites des ressources. L'agriculture cellulaire, et plus particulièrement la viande de culture (ou « de laboratoire »), offre une solution potentielle en produisant de la viande directement à partir de cellules animales, sans qu'il soit nécessaire d'élever et d'abattre des animaux.

Qu'est-ce que l'agriculture cellulaire et la viande de culture ?

L'agriculture cellulaire englobe la production de produits agricoles, comme la viande, les produits laitiers et les fruits de mer, directement à partir de cultures cellulaires plutôt que par des méthodes d'élevage traditionnelles. La viande de culture, également connue sous le nom de viande de laboratoire, cultivée ou à base de cellules, relève de cette catégorie. Elle consiste à prélever un petit échantillon de cellules animales et à les faire croître dans un environnement contrôlé, reproduisant ainsi le processus de croissance naturel.

Le processus de production de la viande de culture

La production de viande de culture comporte généralement ces étapes clés :

• Approvisionnement en cellules : Obtenir un petit échantillon de cellules (par ex., des cellules musculaires) d'un animal vivant par une biopsie indolore. Ces cellules peuvent être cryoconservées pour un stockage et une réplication à long terme. Certaines entreprises explorent également l'utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSC), qui peuvent se différencier en divers types de cellules.
• Prolifération cellulaire : Placer les cellules dans un bioréacteur, un environnement contrôlé qui fournit les nutriments, les facteurs de croissance et l'échafaudage nécessaires pour encourager la croissance et la multiplication des cellules. Ce processus imite les conditions à l'intérieur du corps d'un animal.
• Différenciation : Stimuler les cellules pour qu'elles se différencient en types spécifiques de cellules musculaires et adipeuses, donnant à la viande sa texture et sa saveur caractéristiques.
• Récolte et transformation : Récolter les cellules matures et les transformer en divers produits carnés, tels que de la viande hachée, des saucisses ou des steaks. Cela peut impliquer l'ajout d'autres ingrédients comme des protéines et des graisses végétales pour améliorer la saveur et le profil nutritionnel du produit.

Composants et technologies clés

Plusieurs composants et technologies clés sont essentiels à la réussite de la production de viande de culture :

• Lignées cellulaires : Identifier et développer des lignées cellulaires efficaces, stables et capables de croître rapidement. La source de ces cellules et leurs caractéristiques génétiques ont un impact significatif sur la qualité et la scalabilité du processus.
• Milieu de culture : Formuler un milieu de culture riche en nutriments qui fournit aux cellules les acides aminés, vitamines, minéraux et facteurs de croissance nécessaires à leur développement. La réduction du coût et de la dépendance aux composants d'origine animale dans le milieu de culture est un défi majeur.
• Bioréacteurs : Concevoir et optimiser des bioréacteurs capables de soutenir efficacement la croissance et la différenciation cellulaires à grande échelle. Les bioréacteurs doivent permettre un contrôle précis des facteurs environnementaux comme la température, le pH, les niveaux d'oxygène et l'apport de nutriments.
• Échafaudage : Développer des matériaux d'échafaudage comestibles qui fournissent une structure pour que les cellules puissent croître et s'organiser en tissus tridimensionnels. L'échafaudage peut être fabriqué à partir de diverses sources végétales ou microbiennes.

Les avantages potentiels de la viande de culture

La viande de culture offre une gamme d'avantages potentiels par rapport à l'élevage traditionnel :

• Durabilité environnementale : La viande de culture a le potentiel de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre, l'utilisation des terres et la consommation d'eau associées à l'élevage traditionnel. Des études suggèrent que la production de viande de culture pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre jusqu'à 92 %, l'utilisation des terres jusqu'à 95 % et la consommation d'eau jusqu'à 78 %.
• Bien-être animal : La viande de culture élimine la nécessité d'élever et d'abattre des animaux pour l'alimentation, répondant ainsi aux préoccupations éthiques liées au bien-être animal.
• Sécurité alimentaire : La viande de culture peut améliorer la sécurité alimentaire en fournissant une source de protéines plus durable et résiliente, réduisant la dépendance aux systèmes agricoles traditionnels qui sont vulnérables au changement climatique, aux épidémies et à d'autres perturbations.
• Santé publique : La viande de culture peut être produite dans un environnement stérile, réduisant le risque de maladies d'origine alimentaire et de résistance aux antibiotiques associées à la production de viande traditionnelle. Elle permet également un meilleur contrôle de la teneur nutritionnelle de la viande, pouvant potentiellement réduire les niveaux de graisses saturées et de cholestérol et ajouter des nutriments bénéfiques.
• Opportunités économiques : L'industrie de la viande de culture a le potentiel de créer de nouveaux emplois et de nouvelles opportunités économiques dans les domaines de la biotechnologie, des sciences de l'alimentation et de l'ingénierie.

Exemples d'avantages environnementaux

Par exemple, l'élevage de bovins pour la production de bœuf est un contributeur majeur à la déforestation, en particulier dans la forêt amazonienne. La viande de culture pourrait réduire considérablement la demande de terres utilisées pour le pâturage et la production d'aliments pour animaux, contribuant ainsi à protéger les forêts et la biodiversité. De même, l'utilisation intensive de l'eau associée à l'élevage peut peser sur les ressources en eau dans les régions arides et semi-arides. La production de viande de culture offre une alternative plus économe en eau.

Défis et considérations

Malgré son potentiel, la viande de culture est confrontée à plusieurs défis et considérations :

• Coût : La réduction du coût de production est un obstacle majeur. Les coûts de production initiaux de la viande de culture étaient extrêmement élevés, mais les avancées technologiques et les économies d'échelle font baisser les coûts. Cependant, la viande de culture doit encore devenir compétitive en termes de coût par rapport à la viande produite de manière conventionnelle.
• Scalabilité : La mise à l'échelle de la production pour répondre à la demande mondiale est un autre défi important. Cela nécessite le développement de bioréacteurs à grande échelle et l'optimisation des processus de production pour garantir une qualité et une efficacité constantes.
• Approbation réglementaire : La viande de culture nécessite l'approbation réglementaire des agences de sécurité alimentaire dans différents pays. Les régulateurs doivent évaluer la sécurité et la teneur nutritionnelle des produits de viande de culture avant qu'ils ne puissent être vendus aux consommateurs. Plusieurs pays, dont Singapour et les États-Unis, ont déjà approuvé la vente de produits de viande de culture.
• Acceptation par les consommateurs : L'acceptation par les consommateurs est cruciale pour le succès de la viande de culture. Certains consommateurs peuvent hésiter à essayer de la viande produite en laboratoire, tandis que d'autres peuvent s'inquiéter de sa sécurité ou de sa valeur nutritionnelle. L'éducation du public et la transparence sont essentielles pour instaurer la confiance et répondre aux préoccupations des consommateurs.
• Considérations éthiques : Bien que la viande de culture réponde à de nombreuses préoccupations relatives au bien-être animal, certaines questions éthiques subsistent, telles que l'approvisionnement en cellules et l'impact potentiel sur les communautés agricoles traditionnelles.
• Consommation d'énergie : Les besoins énergétiques de la production de viande de culture doivent être soigneusement étudiés pour s'assurer qu'elle est vraiment plus durable que la production de viande traditionnelle. L'utilisation de sources d'énergie renouvelables peut aider à minimiser l'empreinte carbone de la viande de culture.

Exemples de cadres réglementaires

Singapour est devenu le premier pays à approuver la vente de viande de culture en 2020, autorisant la vente des nuggets de poulet de culture d'Eat Just dans les restaurants. Cette décision a marqué une étape importante pour l'industrie et a ouvert la voie à d'autres pays.

Aux États-Unis, la FDA a émis une lettre « sans objection » à Upside Foods et GOOD Meat, ce qui signifie que l'agence n'a plus de questions sur leurs évaluations de la sécurité de leurs produits de poulet de culture. Cela ouvre la voie à l'inspection des installations par l'USDA et à l'octroi des autorisations nécessaires à la vente commerciale.

La réglementation de l'Union européenne est encore en cours d'élaboration, les entreprises s'attendant à un processus d'approbation rigoureux dans le cadre du règlement sur les nouveaux aliments (Novel Foods).

L'avenir de l'agriculture cellulaire

L'avenir de l'agriculture cellulaire est prometteur, avec des recherches et un développement continus axés sur la résolution des défis et la libération du plein potentiel de cette technologie. Les principaux domaines d'intérêt comprennent :

• Réduire le coût du milieu de culture : Le développement de milieux de culture moins chers et plus durables est essentiel pour rendre la viande de culture plus abordable. Les chercheurs explorent l'utilisation de sources végétales et microbiennes de nutriments et de facteurs de croissance.
• Améliorer les lignées cellulaires : Développer des lignées cellulaires plus efficaces et stables qui nécessitent moins de milieu de culture et peuvent croître à des densités plus élevées.
• Mettre à l'échelle la production : Concevoir et optimiser des bioréacteurs à grande échelle capables de soutenir efficacement la croissance et la différenciation cellulaires.
• Développer de nouveaux produits : Élargir la gamme de produits de viande de culture au-delà de la viande hachée et des saucisses pour inclure des coupes de viande plus complexes, comme des steaks et des produits de muscle entier.
• Améliorer la texture et la saveur : Améliorer la texture et la saveur de la viande de culture pour la rendre plus attrayante pour les consommateurs.
• Explorer d'autres applications : Étudier d'autres applications de l'agriculture cellulaire, telles que la production de fruits de mer de culture, de produits laitiers et d'autres produits agricoles.

Perspectives mondiales et exemples

Le développement de l'agriculture cellulaire est un effort mondial, avec des entreprises et des instituts de recherche du monde entier travaillant à faire progresser la technologie. Par exemple :

• En Israël, Aleph Farms développe des steaks de culture à l'aide d'une technologie de bio-impression 3D brevetée.
• Aux Pays-Bas, Mosa Meat, co-fondée par Mark Post, le scientifique qui a créé le premier hamburger de culture, se concentre sur la mise à l'échelle de la production de bœuf de culture.
• Au Japon, IntegriCulture Inc. travaille sur un « système CulNet » pour produire de la viande de culture en utilisant une approche de co-culture.

Conclusion

L'agriculture cellulaire et la viande de culture ont le potentiel de révolutionner la façon dont nous produisons notre nourriture, offrant une alternative plus durable, éthique et sûre à l'élevage traditionnel. Bien que des défis subsistent, la recherche et le développement continus ouvrent la voie à un avenir où la viande de culture jouera un rôle important pour nourrir la population mondiale croissante. À mesure que la technologie progresse et que les cadres réglementaires évoluent, la viande de culture est en passe de transformer l'industrie alimentaire et de contribuer à un système alimentaire plus durable et résilient pour tous.

En fin de compte, le succès de la viande de culture dépendra d'une combinaison de facteurs, notamment les avancées technologiques, les approbations réglementaires, l'acceptation par les consommateurs et les efforts continus pour répondre aux considérations éthiques et environnementales. En adoptant l'innovation et la collaboration, nous pouvons libérer tout le potentiel de l'agriculture cellulaire et créer un avenir alimentaire plus durable et équitable.