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Conférence de M Michel PITRAT
GENETIQUE ET INNOVATION VARIETALE EN FRUITS ET LEGUMES
I) Notion de variation
Une mutation a une conséquence sur le phénotype. On peut sélectionner certains caractères phénotypiques
donc certains allèles, cette sélection est dite naturelle quand c’est l’environnement qui sélectionne (le climat
par exemple) ou artificielle quand c’est l’homme qui va choisir. . La sélection artificielle est différente
suivant les régions du globe et suivant les époques.
I1) variation discontinue ou qualitative
Elle correspond à tous les caractères mendéliens, qui se caractérisent par l’absence ou la présence d’un
caractère. Seuls quelques gènes sont concernés (sensible ou résistant, blanc ou rouge, …)
I2) variation continue ou quantitative
Elle correspond à l’existence d’une gamme de phénotypes variables : tous les phénotypes existent (comme
la taille : du plus petit au plus grand, ou la quantité de sucre).
II) Notion d’espèce
Une espèce est un ensemble d’individus interféconds dont la descendance est fertile. Par exemple, toutes les
variétés de choux sont interfécondes (un chou-fleur et un chou de Bruxelles peuvent se reproduire) donc tous
appartiennent à la même espèce. Par contre pour les courges, il existe trois espèces de courges, et la
citrouille d’halloween ne se reproduit pas avec la courge orange à tranche. (Cucurbita pepo et Cucurbita
maxima)
Au cours de la domestication des plantes, il se crée une interdépendance entre l’Homme et la plante : l’un
ne peut plus vivre sans l’autre. Le syndrome de domestication correspond à l’ensemble des caractères
présents chez tous les cultivars. Un exemple de caractère lié à la domestication : l’absence de dormance chez
certains cultivars comparé à l’espèce sauvage.
La domestication permet le passage de l’espèce sauvage au cultivar.
La sélection correspond à un choix par l’Homme de ne conserver que les individus porteurs de caractères
recherchés. Les caractères sélectionnés sont souvent très visibles (couleur, taille, etc...)
La sélection permet également le passage de l’espèce sauvage au cultivar.
On observe parfois un retour à l’état sauvage d’un cultivar, on dit qu’il devient féral.
Donc au cours du temps, toutes les espèces évoluent : les espèces sauvages ainsi que les cultivars. . On peut
obtenir différents cultivars à partir de la même espèce sauvage, suivant les caractères qui ont été choisi par
l’Homme (les tomates chinoises sont très différentes des tomates européennes car les choix humains ont été
très différents au départ)
Un exemple d’obtention de différents cultivars à partir de la même espèce sauvage :
Choux européen sauvage : 10 feuilles et une fleur
Feuilles sélectionnées
Chou frisé, milan, labre
inflorescence sélectionnée
chou-fleur brocoli
tige sélectionnée
chou-rave
Quand on observe l’espèce sauvage, elle n’est souvent pas comestible (melon sauvage tout petit et amer)
Exemples de quelques origines sauvages :
Européennes : choux, navet, rutabaga, mâche, betterave, panais, asperge, framboisier, mure, etc.
Méditerranéen et Asie : lentille, pois, fève, poireau, beaucoup de fruitiers
Amérique centrale : pomme de terre, tomate, haricot, topinambour
III) Les croisements interspécifiques
III1) Partiel
On fait une série de croisement entre un premier hybride obtenu et un des deux parents, donc on garde une
espèce qui donne le maximum des gènes puis on essaie d’avoir un ou quelques gènes seulement de l’autre
espèce, ainsi le nouveau génome est composé de l’intégralité d’un des deux génome avec quelques gènes de
plus venant du deuxième génome
III2) Complet
Exemple du chou : on prend trois espèces :
Espèce A : Brassica rapa (chou sauvage) n= 10 génome 2n= 20
Espèce B : Brassica nigra (moutarde noire) n=8 génome 2n= 16
Espèce C Brassica oléacera (choux fleur) n=9 donc génome 2n=18
On peut croiser A x B : on obtient Juncea la moutarde de Dijon à n=18 2n= 36
A x C : Napus le colza à n=19 donc 2n =38
BxC : Carinata n=17 donc 2n= 34
On obtient donc des hybrides dont le nombre de chromosome augmente
Définition d’une variété : ensemble d’individus qui doivent avoir des caractéristiques communes stables
dans le temps et une variété doit se distinguer des autres variétés de la même espèce
Cultigroupe : ensemble de variétés proches
IV) Biologie florale et génétique
Autogame : autofécondation chez la même plante
Allogame : fécondation croisée entre deux individus
Conséquence de l’autofécondation : on obtient des F1 hétérozygote qui quand elles se croisent entre elles
donnent toujours ¼ homozygote dominant ¼ homozygote récessif et ½ hétérozygotes.
En n générations on a 1/2n hétérozygotes, soit de moins en moins, donc l’autofécondation conduit à
l’obtention d’homozygotes.
Si on travaille avec x gènes on aura 2x lignées différentes possibles. Donc cela crée beaucoup de diversité.
Imbreeding : perte ou baisse de la fertilité liée à l’état homozygote (consanguinité)
Héterosis : augmentation de la fertilité et de la vigueur liée à l’état hétérozygote
Chez les plantes allogames, l’imbreeding est fort (par ex les carottes sont impossibles à reproduire à partir de
graines de générations en générations…)
Termes employés en agronomie :
Lignée : variété homogène homozygote autoreproductible
Hybride : homogène, hétérozygote non reproductible
Dans certains cas on utilise la reproduction végétative donc pas de sexe, on obtient des clones issues de la
plante mère, les caractères choisis sont donc très stables.
V) Ressources génétiques et objectifs de l’innovation
Ressources possibles : cultivar, sauvage, hybrides…
-
on peut adapter les cultivars à un mode culture (serre, hors sol, etc)
on peut adapter les variétés à la récolte mécanique (contrainte temporelle dans le développement et la
croissance)
on peut choisir la qualité (par ex des tomates destinées à la sauce ou à la consommation directe)
on peut associer des gènes de variétés différentes ou d’espèces différentes ou au contraire garder la
même espèce
V1) Recombinaison par la méiose
On reproduit des individus sur plusieurs générations jusqu’à obtenir la nouvelle variété recherchée. Le
problème c’est que les brassages à la méiose sont aléatoires donc on ne dirige pas le résultat.
V2) Haplo diploïdisation
On part d’une cellule haploïde, donc un gamète (pollen ou ovule), on le cultive pour en faire un
organisme haploïde (androgénèse si c’est un pollen ou gynogenèse si c’est un ovule), ensuite on traite
cette cellule à la colchicine pour qu’elle double ses chromosomes : on obtient ainsi un nouveau génome
diploïde.
V3) les OGM
Insertion dans le génome d’une plante d’un fragment d’ADN isolé in vitro provenant d’un autre
organisme (bactérie, autre plante…). La première plante transgénique a été créée en 1982 : un tabac avec
un gène de résistance à un antibiotique.
Aujourd’hui on cultive des OGM résistant aux insecticides, pesticides ou insectes.
Les risques des OGM :
-
pour la santé humaine : on mange des gènes qu’on n’aurait jamais dû manger
flux de gènes : entre l’OGM et les plantes sauvages ou cultivées non OGM
sur les populations de bioagresseurs : on modifie la diversité des populations des insectes
concernés en tant que ravageur de la culture.
Conclusion :
L’amélioration des plantes a commencé il y a 10000 ans, par domestication et sélection, ce qui a permis de
créer de nouvelles variétés. Jusqu’en 19850 ce sont les agriculteurs qui créent de nouvelles variétés, à partir
des années 50 ce sont des laboratoires privés ou publics (monsanto, vilmorin, inra)
Les besoins évoluent en permanence donc on continue à faire de nouvelles variétés adaptées à notre mode de
consommation.