Ces aliments synthétiques qui mijotent dans les labos
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Ces aliments synthétiques qui mijotent dans les labos

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La crise climatique, les pénuries causées par la période pandémique puis la guerre de la Russie en Ukraine, autant d’ingrédients toxiques pour la sécurité alimentaire. Un récent rapport mondial a estimé que le nombre de personnes en crise alimentaire a doublé depuis 2016. Le problème est exacerbé par l’augmentation des coûts des engrais et de l’énergie, ainsi que par la baisse des approvisionnements en céréales régionales due aux sécheresses. L’enjeu alimentaire est donc crucial et de nombreuses startups technologiques et grandes entreprises alimentaires trouvent dans cette crise de nouvelles opportunités. Les aliments protéinés alternatifs, bœuf, poulet et produits laitiers issus de cellules cultivées, deviennent progressivement une réalité. Voyage pas forcément très ragoûtant, dans les cuisines des labos qui mijotent notre alimentation de demain.

 Les clients du très chic restaurant Atelier Crenn de San Francisco s’attendent, quand ils y viennent dîner, à ce qu’on leur serve quelque chose d’inhabituel. Après tout, l’établissement compte trois étoiles Michelin et est considéré comme l’un des meilleurs restaurants du monde. Mais si tout se passe comme prévu, il y aura bientôt un nouveau plat au menu qui sera vraiment remarquable : un poulet qui n’a jamais été un oiseau vivant, picorant dans sa basse-cour.

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Ce morceau de viande particulier – qui sera probablement le premier de ce type jamais vendu aux États-Unis – est issu d’une technologie alimentaire radicale en cours de développement, dans laquelle la viande est produite en cultivant des cellules musculaires dans de vastes réservoirs de nutriments. Un effort similaire – la culture de cellules mammaires – est également en cours et pourrait bientôt donner du vrai lait sans vaches.

La société à l’origine du poulet de Crenn, Upside Foods, basée en Californie, a reçu en novembre 2022 le feu vert de la Food and Drug Administration américaine, qui a déclaré n’avoir aucune inquiétude quant à la sécurité de cette technologie. Cette agriculture cellulaire, comme l’appellent certains de ses partisans, doit surmonter de formidables obstacles techniques avant de pouvoir être plus qu’une curiosité. Mais si elle parvient à s’imposer, elle offre la perspective d’une source de viande et de produits laitiers sans cruauté animale, avec une empreinte environnementale potentiellement plus faible que celle des produits animaux traditionnels.

Le concept de l’agriculture cellulaire est simple. Les techniciens prélèvent un petit échantillon de tissu sur un poulet, une vache ou un autre animal. Ils isolent ensuite des cellules individuelles qui sont placées dans un bioréacteur – essentiellement une grande cuve de solution nutritive – où les cellules se multiplient et finissent par se transformer en muscles, en graisse ou en tissu conjonctif qui peuvent être récoltés pour être consommés.

Les produits dans lesquels ces cellules sont mélangées, comme dans la viande hachée, sont les plus faciles à fabriquer, et c’est ce que la plupart des entreprises de viande cellulaire développent, du moins au début. Mais Upside a un objectif plus ambitieux : créer du poulet avec des fibres musculaires entières. « Nous avons trouvé des moyens de produire cette expérience texturale », déclare Eric Schulze, vice-président d’Upside chargé des produits et de la réglementation. Il refuse d’expliquer exactement comment ils s’y prennent.

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La viande cellulaire est cultivée dans des cuves chez Upside Foods, une entreprise qui développe actuellement des produits à usage commercial. Les installations de culture comme celle-ci utilisent de grandes quantités d’électricité, de sorte que leur impact sur l’environnement dépend en grande partie du fait qu’elles tirent leur électricité de sources durables. CRÉDIT : UPSIDE FOODS

Le processus prend deux à trois semaines du début à la fin, qu’il s’agisse de poulet ou de bœuf. C’est beaucoup plus rapide que les huit à dix semaines nécessaires pour élever un poulet-frites, ou les 18 à 36 mois nécessaires pour une vache. « Nous produisons la viande d’une vache en 21 jours ou moins », explique M. Schulze.

Un produit de viande cellulaire est déjà disponible dans le commerce, mais pas aux États-Unis. À Singapour, quelques restaurants et vendeurs ambulants proposent désormais un nugget de poulet qui contient un mélange de viande cellulaire et d’ingrédients d’origine végétale. Le produit se vend à peu près au même prix que le poulet biologique élevé dans des fermes, mais le coût réel de production est plus élevé. « Nous le vendons à perte, c’est certain », déclare Vítor Espírito Santo, directeur principal de l’agriculture cellulaire chez Good Meat, la société américaine qui produit le nugget.

Mais le coût devrait baisser lorsque l’entreprise se développera à plus grande échelle, selon M. Santo. « Tout ce que nous faisons actuellement est plus cher parce que nous utilisons un bioréacteur de 1 200 litres. Une fois que nous produirons dans des machines de 250 000 litres, ce sera compétitif par rapport à la viande conventionnelle. »

Ces morceaux de poulet – en train d’être grillés sur l’étal d’un vendeur de rue à Singapour – sont les premiers produits de viande cellulaire à être vendus dans le commerce. L’entreprise qui les a fabriqués, Good Meat, s’efforce de faire approuver ces produits, ainsi que d’autres, aux États-Unis également. CRÉDIT : GOOD MEAT

Du lait sans vaches

La viande n’est pas le seul produit animal qui peut provenir de cultures cellulaires. Plusieurs entreprises travaillent à la production de lait en cultivant des cellules mammaires et en recueillant le lait qu’elles sécrètent. Par exemple, Opalia, une entreprise basée à Montréal, cultive des cellules mammaires à la surface d’une structure tridimensionnelle ramifiée qui ressemble aux lobules d’un vrai pis, explique sa PDG Jennifer Côté. Les cellules sécrètent le lait dans les lobules de la structure, où il peut être recueilli et extrait. D’autres entreprises, comme BioMilq, basée en Caroline du Nord, utilisent une technologie similaire avec des cellules mammaires humaines pour produire du lait maternel humain. Aucune n’est encore sur le marché.

À certains égards, le processus de production du lait est plus facile que celui de la viande, car les cellules elles-mêmes n’ont pas besoin d’être prélevées et remplacées. « Les cellules que nous utilisons peuvent rester en vie pendant plusieurs mois », explique Mme Côté. Cela signifie que l’entreprise peut se concentrer sur le développement de cellules qui sécrètent beaucoup de lait, plutôt que sur celles qui se divisent rapidement. De plus, ajoute-t-elle, comme les cellules elles-mêmes ne font pas partie du produit, Opalia peut modifier génétiquement ses cellules sans que le lait lui-même soit un produit OGM.

Les promoteurs espèrent que la viande et le lait cellulaires pourront un jour offrir plusieurs avantages importants par rapport aux versions conventionnelles. En excluant les animaux du processus, les produits de culture éliminent la plupart des problèmes de bien-être animal qui assaillent les fermes industrielles modernes. La viande et le lait qui proviennent d’installations de culture propres plutôt que de cours de ferme chargées de fumier devraient également être moins susceptibles de transmettre des maladies d’origine alimentaire, selon Elliot Swartz, responsable scientifique de la technologie de la viande cultivée au Good Food Institute, une organisation à but non lucratif basée à Washington qui soutient les alternatives à la viande.

Les enthousiastes affirment également que les produits cellulaires devraient être plus durables que les produits animaux classiques, car les agriculteurs n’auront plus besoin de nourrir, d’abreuver et de loger des animaux entiers uniquement pour récolter leurs muscles. Il est difficile de savoir si cet avantage se concrétisera dans la réalité, car la technologie est encore en cours de développement. Seules quelques études ont tenté d’estimer l’impact environnemental de la viande cellulaire, et toutes ont fait d’audacieuses hypothèses sur l’évolution des technologies futures.

Une empreinte carbone réduite mais inévitable

Une chose semble claire, cependant. La viande cellulaire dépend fortement de l’électricité pour des tâches telles que le chauffage ou le refroidissement des cuves de culture et le pompage des cellules d’un endroit à l’autre. Selon M. Swartz, si cette électricité provient de sources renouvelables, l’empreinte carbone globale de la viande cellulaire sera bien moindre que si elle provient de combustibles fossiles.

Dans l’hypothèse d’un réseau électrique relativement vert, une étude minutieuse du potentiel de la viande cellulaire, réalisée par la société de conseil néerlandaise CE Delft, suggère que son empreinte environnementale devrait être à peu près la même que celle du porc ou de la volaille conventionnels – parmi les viandes conventionnelles les plus vertes, selon la plupart des estimations – et bien inférieure à celle du bœuf.

Jusqu’à présent, cependant, les entreprises et les chercheurs universitaires n’ont fait que des petits pas vers l’agriculture cellulaire. Si cette industrie doit prendre suffisamment d’ampleur pour changer le visage de l’agriculture mondiale, elle devra surmonter plusieurs obstacles majeurs, explique David Block, ingénieur chimiste à l’université de Californie, à Davis, qui travaille sur la technologie de la viande de culture.

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Les chercheurs néerlandais ont calculé les émissions de gaz à effet de serre de diverses sources de protéines. Dans le meilleur des cas, ils ont supposé que, d’ici à 2030, les produits protéiques conventionnels seraient produits de manière à réduire au minimum leur empreinte de gaz à effet de serre : pas de forêts défrichées pour produire des aliments pour animaux, pâturage en plein air des animaux lorsque cela est possible et utilisation exclusive de sources d’énergie durables dans les exploitations et dans la production. Pour les produits carnés cellulaires, le principal facteur influant sur les émissions de gaz à effet de serre est la source de l’électricité utilisée dans les installations de production : L’empreinte standard suppose le mélange actuel de sources d’énergie ; l’empreinte minimale suppose que toute l’énergie provient de sources renouvelables.

La course aux prix

La plupart des experts s’accordent à dire que l’un des principaux défis consiste à trouver un moyen peu coûteux de fournir les nutriments et les facteurs de croissance dont les cellules en croissance ont besoin. Les milieux de culture existants sont beaucoup trop coûteux et dépendent souvent du sang de veau pour des molécules telles que le facteur de croissance des fibroblastes et le facteur de croissance analogue à l’insuline 1, qui sont essentielles à la croissance et à l’entretien des cellules. Les chercheurs espèrent que des sources relativement peu transformées, comme les extraits de plantes ou de levures, pourront un jour fournir la plupart des nutriments et des vitamines dont ils ont besoin, et qu’ils pourront trouver un moyen moins coûteux de produire les facteurs de croissance.

Dans cette optique, des chercheurs néerlandais ont mis au point un milieu de croissance n’utilisant aucun sérum – seulement des produits chimiques du commerce – auquel ils ajoutent plus d’une douzaine de facteurs de croissance et d’autres nutriments. Leur nouveau milieu a permis aux cellules musculaires de vache de se développer presque aussi bien qu’avec du sérum de veau, ont-ils récemment rapporté.

Le passage de cultures de taille scientifique à des opérations commerciales de grande envergure – une étape essentielle pour réduire les coûts – peut également poser des problèmes. Plus le bioréacteur est grand, plus il est difficile de garantir l’élimination de déchets tels que l’ammoniac, explique Ricardo San Martin, ingénieur chimiste qui dirige le Alternative Meats Lab à l’université de Californie, à Berkeley. Le simple fait de remuer des bioréacteurs de très grande taille peut soumettre les cellules à des forces de cisaillement préjudiciables, note-t-il.

Le problème de l’approvisionnement en nutriments se complique encore pour les viandes à muscles entiers, comme les steaks ou les poitrines de poulet entières. Chez l’animal, ces épaisses plaques de muscle sont traversées par des réseaux de vaisseaux sanguins, de sorte que chaque cellule musculaire est à proximité d’une source de sang. De nombreux chercheurs dans ce domaine pensent que reproduire cette structure 3D en culture pose de sérieux problèmes qui doivent encore être surmontés. « Je ne pense pas que nous soyons près de cultiver un steak, et je ne le vois pas dans les 10 ou 15 prochaines années », déclare San Martin.

Pourtant, les partisans restent optimistes et pensent que ces problèmes seront bientôt réglés. « Sur le plan technologique, nous ne sommes pas inquiets », déclare M. Schulze. « Avec suffisamment de temps et d’ingéniosité scientifique, quelqu’un, quelque part, trouvera un moyen de faire fonctionner ce système. Le coût est le principal problème pour tout le monde. »

Le coût reste en effet une grosse pierre d’achoppement. La première galette de hamburger cultivée en laboratoire, produite par une équipe néerlandaise en 2013, a coûté environ 250 000 euros. Et si les coûts ont baissé depuis, ils restent bien plus élevés que pour la viande conventionnelle. Dans une étude qui n’a pas encore été examinée par des pairs, Block et ses collègues ont estimé que la production d’un produit de bœuf haché dans un bioréacteur de 42 000 litres – presque deux fois plus grand que le plus grand utilisé aujourd’hui pour les cellules de mammifères – coûterait environ 13,80 dollars par livre. Pour ramener le coût à moins de 6 dollars par livre, soit un peu plus cher que le bœuf haché classique, il faudrait un bioréacteur beaucoup plus grand, de 260 000 litres.

La première viande issue de cellules cultivées a été produite en 2013 par Mark Post (photo) et ses collègues de l’université de Maastricht, aux Pays-Bas. La galette présentée ici (crue à gauche, cuite à droite) a coûté environ 250 000 euros (environ 330 000 dollars). Les coûts ont baissé depuis, mais la viande cellulaire reste plus chère que la viande conventionnelle. CRÉDIT : PA IMAGES / ALAMY STOCK PHOTO

Du marketing dans la casserole

Mais la viande de culture n’a peut-être pas besoin d’atteindre le prix du bœuf ou du poulet haché pour être commercialement viable. Certains consommateurs paieront probablement plus cher pour éviter les coûts éthiques et environnementaux de la viande conventionnelle, tout comme ils le font aujourd’hui pour les substituts de viande d’origine végétale produits par Impossible et Beyond Meat. De plus, certains produits conventionnels tels que le caviar, le foie gras ou le thon rouge sont si chers que les versions cultivées pourraient probablement être compétitives en termes de coûts assez rapidement, selon M. Swartz. Cela permettrait aux fabricants d’engranger des bénéfices tout en s’efforçant de réduire davantage les coûts.

Une autre étape intermédiaire pourrait consister à utiliser des viandes de culture pour rehausser la saveur des produits d’origine végétale, comme le fait Good Meat avec les galettes de viande partiellement cultivée et partiellement végétale qu’elle vend à Singapour. Les fabricants pourraient également ajouter des cellules de graisse animale cultivées pour donner une saveur plus charnue à un produit d’origine végétale. « Il suffit d’environ 5 % de graisse animale pour obtenir ce résultat », explique M. Swartz. De tels produits hybrides, pense-t-il, sont susceptibles de constituer le rôle dominant de la viande cellulaire au cours de la prochaine décennie.

Des premières étapes similaires pourraient aider les entreprises de lait de culture à générer des revenus avant de pouvoir égaler le prix du lait de vache. Selon M. Swartz, le lait maternel offre suffisamment d’avantages par rapport aux préparations pour nourrissons pour que de nombreux consommateurs soient prêts à payer un prix élevé pour le lait humain de culture de BioMilq et d’autres entreprises. « Il existe une variété de protéines, d’acides gras et de sucres qui ne sont tout simplement pas présents si vous n’avez pas de lait maternel », explique Nurit Argov-Argaman, physiologiste de l’allaitement à l’Université hébraïque de Jérusalem. Argov-Argaman est également le scientifique en chef de Wilk, une société israélienne qui cultive des cellules mammaires humaines pour en extraire des composants de grande valeur, tels que les acides gras et la lactoferrine, une protéine essentielle à l’absorption du fer, afin d’enrichir les préparations pour nourrissons.

Selon les experts, quelques-uns de ces produits carnés et laitiers issus de la culture cellulaire devraient arriver dans les rayons des supermarchés au cours des prochaines années. Mais aussi prometteurs que soient ces premiers pas, personne ne sait vraiment si la viande et le lait cellulaires finiront par conquérir une part importante du marché mondial des aliments d’origine animale.

« Il existe certainement d’immenses défis – personne ne le nie », déclare M. Schulze. « Mais nous avons l’intention d’y travailler en tant qu’industrie. Il s’agit en fait d’une course à l’espace pour les aliments. La différence ici est que nous allons tenter de résoudre rationnellement ces défis un par un dans un délai raisonnable – et le faire en toute sécurité, bien sûr, puisqu’il s’agit de nourriture. »

La technologie investit ainsi, à grand renfort de moyens financiers et de paris technologiques un champ jusque-là réservé à la sensibilité humaine, au goût, aux savoir-faire transmis entre générations. Au nom de la promesse prométhéenne d’émergence d’une alimentation si ce n’est meilleure, en tout cas différente, mais sensée être suffisante pour nourrir dix milliards de Terriens. Un pari lancé au même moment où l’emballement de la crise climatique et la pollution environnementale entraînent la dégradation des sols et limitent l’accès à l’eau.

With knowable

Image d’en-tête : Bryce Durbin/TechCrunch

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