Cours illustré d’après : https://www.gnis-pedagogie.org/biotechnologie-amelioration-histoire-selection.html
Si les pratiques d’amélioration de rendement de l’agriculture se sont surtout développées au cours de la seconde moitié du XXe siècle, la sélection et l’amélioration de la plante c’est-à-dire de l’individu par l’homme remonte aux origines de l’agriculture.
En cherchant sa nourriture, l’homme préhistorique a découvert progressivement le processus de germination des céréales. Il commence alors à protéger les plans puis a semer intentionnellement les épis qu’il a sélectionnés… Les débuts de l’agriculture volontaire sont estimés à – 10 500 ans.
Problème : Comment l’Homme domestique des espèces végétales et transforme ses caractéristiques pour ses propres besoins?
- ★ Quelles sont les différences entre espèces sauvages et cultivées ?
- ★ Comment l’homme a amélioré les espèces cultivées ?
I- De la plante sauvage à la plante domestiquée
A- Comparaison d’une espèce végétale sauvage et d’une variété cultivée
La Carotte (Daucus carota de la famille des Apiacées ou Ombellifères) est cultivée pour sa racine pivotante chargée de réserves.
La carotte orange cultivée est bien différente de la carotte sauvage.
On note toutefois peu de différences :
La carotte cultivée synthétise plus de pigments caroténoïdes que la carotte sauvage, notamment car le gène codant pour l’enzyme participant à la synthèse des caroténoïdes s’exprime fortement. Il y a donc beaucoup d’enzymes synthétisées, qui favorisent la synthèse d’une grande quantité de caroténoïdes donnant la couleur caractéristique orange.
Indépendamment de la couleur, la grosseur de la racine est nettement différente entre l’espèce cultivée et sauvage.
Il existe de très nombreuses variétés qui diffèrent par leur couleur, leur taille et leur précocité. Il existe par exemple des carottes de couleurs variées, blanches par l’absence de pigments ou rouge violacé par la présence d’anthocyanes.
Les plantes cultivées ont bien des caractéristiques génétiques différentes de celles des plantes sauvages.
B- Domestication.
Toutes les plantes cultivées sont issues de plantes sauvages. En fait, graduellement, l’homme a modifié les plantes sauvages en sélectionnant parmi une population donnée des plantes présentant des caractères qui lui semblaient utiles, soit parce que ces caractères facilitaient la production soit parce que ces caractères étaient intéressants d’un point de vue de l’alimentation. Cela s’appelle la domestication.
Les caractères morphologiques retenus par l’homme sont souvent des caractères défavorables à la survie dans un milieu naturel. Les plantes domestiquées ont ainsi perdu des caractères qui permettaient à leur ancêtre de survivre en milieu naturel. La perte, au cours du processus de domestication, de caractères favorables à la survie en milieu naturel constitue ce que les spécialistes appellent le syndrome de domestication.
Ainsi la sélection artificielle a pour conséquence une perte de la diversité nucléotidique.
C- Sélection variétale
La sélection consiste à repérer les plantes faciles à cultiver, qui sont récoltées pour être semées. Puis il s’agit de favoriser les individus les mieux adaptés, les plus résistants, les plus productifs et nutritifs. L’amélioration des plantes se développe ainsi, de manière empirique, pendant des siècles. La découverte de la sexualité des végétaux, vers 1700, puis de la génétique, à la fin du XIXe siècle, posent les bases scientifiques de la sélection végétale.
La sélection des individus possédant des avantages phénotypiques pour l’agriculteur s’est faite au fur et à mesure, soit volontairement (taille de la graine, quantité de graines…), soit involontairement (solidité du rachis…).
Pour en savoir plus sur le blé : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Fruits/ble.htm
Enfin, en fonction de l’organe sélectionné, la forme sauvage a pu donner différentes variétés (exemple du chou).
II- Les techniques pour améliorer.
A- Croisements et hybridations
Le sélectionneur, lorsqu’il croise deux plantes pour associer des caractères intéressants, réalise une fécondation croisée ou hybridation.
Sur le maïs par exemple, les deux géniteurs étant choisis, le sélectionneur va castrer manuellement les fleurs d’un épi, c’est-à-dire retirer toutes les étamines contenant le pollen. Cette plante constituera la plante femelle. Il récupère ensuite le pollen de l’autre parent, qu’il dépose sur le stigmate de l’épi femelle castré.
Chez les plantes allogames, comme le maïs, l’hybridation permet de réaliser une variété hybride et de profiter ainsi de l’hétérosis, c’est-à-dire de cumuler de nombreux caractères intéressants par rapport à ses deux parents, ce qui confère une vigueur générale plus importante que l’on appelle vigueur hybride.
Hétérosis : désigne l’augmentation des capacités et ou de la vigueur d’un hybride par rapport aux lignées pures issues de la sélection par auto-reproduction.
B- La production d’OGM
Une plante fusionnant des caractères recherchés de 2 autres variétés sera qualifiée de variété élite.
Exemple du melon :
La transgénèse s’accompagne généralement d’un transfert de caractère. Une copie du gène d’intérêt est introduite dans la plante. Son expression, par l’intermédiaire d’un ARN messager, entraîne la production d’une protéine, responsable du nouveau caractère.
Les exemples dans ce domaine sont nombreux : introduction d’un gène de résistance à des insectes, à des pathogènes, à des herbicides, modification de la composition des graines, production de molécules d’intérêt industriel ou pharmaceutique.
A l’inverse, la mutagénèse permet de supprimer l’expression d’un gène non désiré.
Conclusion :
L’homme a longtemps agi comme si les ressources naturelles étaient inépuisables. On sait aujourd’hui qu’il n’en est rien !
Si l’on veut assurer les conditions de vie des générations futures, il convient de mener dès aujourd’hui des politiques actives de préservation. Dans le domaine végétal, celles-ci passent à la fois par la conservation de la biodiversité des espèces et de leur milieu, et par le développement de banques de semences.
En 2008, a été inauguré le Svalbard Global Seed Vault qui est la banque mondiale dédiée à l’entreposage et la conservation des échantillons de semences du monde entier. Cette banque de semences a été créée afin de sauvegarder des spécimens du monde agricole dans l’hypothèse d’une situation climatique catastrophique ou de l’action d’un ravageur pour lequel nous n’arriverions pas à le neutraliser.
