amélioration des plantes - agriculture et agroalimentaire.

amélioration des plantes - agriculture et agroalimentaire. 1 PRÉSENTATION amélioration des plantes, science qui a pour objet l'ajustement génétique des végétaux cultivés aux besoins de l'homme. L'amélioration poursuit à la fois un objectif de production -- meilleurs rendements, plus grande résistance aux maladies et aux intempéries, mécanisation totale des cultures et des récoltes -- et un objectif qualitatif : amélioration des qualités nutritionnelles et organoleptiques, et diversification des produits. 2 HISTORIQUE L'amélioration des plantes a vu le jour, il y a quelque 9 000 ans, avec les débuts de l'agriculture. Des plantes qui poussaient à l'état sauvage ont été complètement modifiées par la « domestication «. Parmi les espèces les plus anciennement cultivées, on trouve le blé, le lin, les lentilles et le maïs. Ce processus, qui s'est ensuite étendu à de nombreuses autres plantes, a toujours cours aujourd'hui. Ainsi, parmi les dernières en date, on trouve la betterave sucrière, passée de l'état sauvage à l'état cultivé au XVIIIe siècle, ou le palmier à huile, à la fin du XIXe. La mise en culture d'espèces sauvages était au départ une sélection empirique des plantes les mieux adaptées aux besoins de l'homme. L'ananas, la laitue ou l'aubergine ont vu disparaître leurs épines ; la mangue, la pomme de terre ou le manioc ont perdu leur toxicité, le maïs, le poivron ou la tomate ont pris des formes et des couleurs plus attrayantes. Avec la découverte des lois de l'hérédité, cette sélection empirique a fait place à une démarche réfléchie. Par croisement sexué des plantes, il devenait possible de transférer des caractères particuliers d'une variété à l'autre et de créer des variétés cumulant plusieurs avantages. 3 PRINCIPE ET LIMITES Le travail du sélectionneur consiste à repérer dans certaines plantes les caractéristiques susceptibles de l'intéresser. Il peut également essayer de provoquer l'apparition de nouveaux caractères en induisant des mutations dans les bourgeons ou le pollen. Pour ce type de traitement, on utilise des rayons X, gamma, ultraviolets, ou des produits chimiques du type ypérite, eau oxygénée ou sulfonate d'éthyle. Ensuite, le sélectionneur va tenter de transférer les nouveaux caractères dans une plante couramment cultivée. Une fois le croisement réalisé, il multiplie les descendants. À ce stade, deux choix s'offrent à lui : la sélection massale ou la sélection généalogique. Par la sélection massale, le sélectionneur choisit les plantes les plus satisfaisantes dès la première génération et les multiplie jusqu'à ce que les caractères soient bien stabilisés. Par la sélection généalogique, il cultive tous les descendants pendant plusieurs générations et ne sélectionne le plus apte qu'à la fin, lorsque celui-ci aura « fait ses preuves «. Conduit de manière traditionnelle, ce travail de sélection peut prendre dix ans. Avec les moyens de culture et de multiplication rapides, ce laps de temps peut être réduit de moitié. La technique des croisements comporte cependant des limites. Certaines plantes cultivées dites autogames (plantes portant des fleurs à la fois mâle et femelle, et capables de s'autoféconder) ne peuvent se croiser avec d'autres plantes sans l'intervention de l'homme (la fécondation est alors réalisée manuellement fleur par fleur). Par ailleurs, si les croisements au sein d'une même espèce ne posent pas de problèmes, il en va tout autrement lorsqu'il s'agit de croiser deux espèces différentes (hybridation). On obtient souvent des plantes dont le pollen est défectueux ou dont l'embryon est spontanément avorté. Certes, ce type de croisement réussit parfois, comme pour le tritical (croisement du blé avec le seigle), mais le travail est laborieux et les résultats aléatoires. C'est pour parer à ces inconvénients que la sélection s'est enrichie de techniques de pointe qui laissent le champ libre aux croisements les plus étonnants. 4 TECHNIQUES 4.1 Culture d'embryons in vitro Des techniques de « soins intensifs « permettent de sauver des embryons issus de fécondations forcées, normalement promis à l'avortement ou trop faibles pour se développer par eux-mêmes. C'est grâce à cette technique que, par exemple, des propriétés de résistance à des agents pathogènes ont pu être transférées à la courge, au potiron et à la courgette à partir de deux cucurbitacées sauvages. 4.2 Fusion de protoplastes Les cellules végétales ont la propriété d'être totipotentes, c'est-à-dire qu'elles sont capables de régénérer un individu complet à partir de n'importe quelle cellule de leur organisme. En laboratoire, cette propriété permet de propager des végétaux comme les orchidées ou les glaïeuls, sans avoir recours à la voie sexuée, en procédant par clonage. La culture de cellules aboutit d'abord à un « cal « (petit amas indifférencié), que l'on découpe en morceaux. Ceux-ci sont mis en culture avec des hormones végétales favorisant l'apparition de racines et de bourgeons, puis le petit végétal est planté en serre. La fusion de protoplastes met à profit la propriété de totipotence, puis la technique de culture in vitro. La méthode consiste à prélever les cellules de jeunes feuilles, de cotylédons ou de jeunes racines et de les débarrasser, à l'aide d'enzymes, de leurs parois de pectine et de cellulose. Il devient alors possible de faire fusionner deux cellules de deux plantes totalement différentes, et de cultiver la cellule hybride résultante. Une des plus importantes victoires de cette technique a été l'introduction d'un facteur de stérilité mâle du radis dans le colza. Cette technique est néanmoins limitée : après ce traitement, il arrive souvent que les cellules ne parviennent plus à se multiplier. 4.3 Doublement des chromosomes Les hybrides dont les parents appartiennent à des espèces différentes sont généralement stériles, car les chromosomes des deux espèces sont différents et ne peuvent s'apparier chez l'hybride au moment de la méiose. Pour les rendre fertiles, on double artificiellement le nombre des chromosomes, afin que chacun ait un correspondant au moment de la méiose. Il arrive également que ce phénomène se produise dans la nature, par un processus de régulation spontané. Une grande proportion de plantes cultivées serait ainsi issue d'hybridations intraspécifiques suivies d'un doublement génétique naturel ayant restauré la fertilité. La plupart de nos variétés actuelles de blé ou d'orge ont été obtenues ainsi. 4.4 Stérilité mâle Dans le cas des plantes autogames (blé, avoine, etc.), l'obtention de plants stériles pour leur côté mâle (anthères dégénérées, par exemple) permet de produire à l'échelle industrielle des plantes beaucoup plus performantes. Ces plantes partiellement stériles sont obtenues par croisement avec une autre population (elles sont donc hétérozygotes). Elles sont bien plus vigoureuses que les plantes homozygotes obtenues par le processus naturel d'autofécondation : c'est ce que l'on appelle la vigueur hybride. Ce sont des plantes dont la floraison est plus précoce, la croissance accélérée, la résistance aux maladies plus forte et le rendement meilleur à la récolte. L'intérêt de la stérilité réside dans le fait que ces plantes ne pourront s'autoféconder et donner des individus de vigueur moindre. Le seul inconvénient est que les agriculteurs sont obligés de racheter des graines tous les ans. 4.5 Transgenèse Une dernière technique, très récente, consiste à intégrer, en laboratoire, dans le génome des végétaux à améliorer, des gènes codant pour un caractère particulier, comme la résistance à un insecte, à un herbicide, à un virus, etc. (voir Phytopathologie). Cette technique, dite de transgenèse, très rapide et précise, fait gagner énormément de temps, au moins pour l'acquisition de caractères simples (voir organismes génétiquement modifiés). Pour ce qui est des caractères plus complexes comme la résistance au froid ou la sensibilité à la lumière, qui impliquent un jeu complexe de gènes, la sélection reste actuellement la seule solution. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.