Culture sélective des plantes

La culture sélective des plantes, ou sélection végétale ou amélioration des plantes, est le processus par lequel l'homme modifie une espèce végétale. Cette sélection peut avoir différent but, dont l'adaptation à un usage agricole ou l'élaboration de variétés décoratives.

Les critères visés sont divers et dépendent de l'utilisation finale de l'espèce ciblée; du point de vue agronomique il s'agit généralement d'améliorer la productivité, de modifier le goût, les qualités nutritionnelles, l'apparence ou encore la résistance aux maladies et aux ravageurs...

La sélection des végétaux est une pratique apparue il y a environ 10000 ans, simultanément à la domestication des espèces végétales, les premiers agriculteurs cueillant les graines des plantes semblant les plus intéressantes pour eux, et semant d'une année sur l'autre les semences issues des plus "belles" plantes.

Historique de la sélection végétale

La première sélection remonte à 10000 ans avec la domestication. L'homme a toujours utilisé, sans même s'en rendre compte, la sélection massale. Par la suite, divers travaux ont fait considérablement avancer les choses :

• 1676 : découverte du rôle des organes reproducteurs
• 1845 : premier travaux sur l’hybridation du maïs par Lecoq
• 1863 : premières hybridations entre espèces par Naudin
• 1865 : début de la sélection généalogique grâce à Louis l’Evêque (Vilmorin) en démontrant l’intérêt de la sélection sur la descendance de la betterave
• 1902 : découverte de la totipotence des cellules
• 1908 : base de la sélection des hybrides sur maïs par Shull
• 1912 : première sélection de blé par la méthode Bulk par Nilsson
• 1933 : premières variétés de maïs hybride sont cultivées aux États-Unis
• 1935 : première carte génétique de certains gènes du maïs par Emerson
• 1939 : nouvelle méthode, SSD (single seed descent), appliquée sur le blé par Golden
• 1950 : Technique de la culture in vitro (multiplication végétative sur la pomme de terre par Morel et Martin
• 1953 : Watson et Crick arrivent à décrire la structure de l’ADN
• 1975 : premier hybride de tournesol obtenu par stérilité mâle génétique
• 1977 : découverte du transfert de gène sur bactérie par Schell
• 1983 : développement de la PCR par Karry Mullis, première plantes transgéniques obtenues à partir du tabac grâce à des équipes belge et américaine
• 1985 : première variété de blé issue de la technique d’haplodiploïdation
• 2000 : séquençage du génome sur une brassicacée (arabidopsis thaliana)
• 2002 : séquençage du génome du riz

Domestication

La domestication des plantes est un processus de sélection artificielle menée par l'homme afin d'accentuer certains caractères intéressants et d'en amoindrir d'autres, non-désirés et présents chez les plantes sauvages. Il a été estimé que cette pratique date d'entre 9 000 à 11 000 ans. Beaucoup de plantes cultivées aujourd'hui sont le résultat de la domestication effectuée il y a 5 000 ans dans l'Ancien Monde et il y a 3 000 ans dans le Nouveau Monde. Aujourd'hui, la plupart de notre alimentation provient de variétés domestiquées.

Une espèce de plante cultivée qui a évolué par rapport aux populations sauvages à cause des pressions sélectives des cultivateurs traditionnels est appelée cultivar ou écotype. Les cultivars, qui peuvent être le résultat des conditions naturelles ou de la domestication, sont des plantes qui conviennent particulièrement à une région ou à un environnement donné : par exemple parmi les différent cultivars du riz, la sous-espèce Oriza sativa indica, qui a été développée en Asie méridionale, alors que la sous-espèce Oryza sativa japonica a été développée en Chine.

Les notions proches de celle de cultivars sont pour les animaux les sous-espèces, variétés et races.

Sélection

Sélections de plants de blé

L'amélioration des plantes se fait généralement par sélection ainsi que par le croisement éventuel de différentes variétés, suivie de sélections. Le patrimoine génétique des espèces sélectionnées se retrouve donc dans la variété créée, qui peut combiner des avantages de ses différents « ancêtres ». Ce processus de sélection est long (il faut plusieurs années pour élaborer une nouvelle variété). Il nécessite aussi de disposer d'une importante « bibliothèque » de variétés ; en particulier les variétés sauvages peuvent apporter des solutions à l'apparition de nouvelles maladies, c'est pourquoi il est primordial de conserver cette biodiversité.

La sélection des plantes peut se faire de façon très structurée, mais a existé ou existe toujours aussi de façon informelle.

Objectifs

Un programme de sélection méthodique et raisonné vise en général à améliorer une variété pour des objectifs donnés. La définition des objectifs est un point crucial dans les programmes de sélection. En effet, une fois les objectifs définis, le programme se déroule sur plusieurs années, de 7 à 25 ans, période durant laquelle l'équipe qui réalise ce programme devra poursuivre les mêmes objectifs.

Schéma de sélection

Le sélectionneur part des variétés existantes et de sa connaissance de leurs caractéristiques. Il existe deux grands types de végétaux, les plantes autogames, qui sont autofécondes et les plantes allogames, à fécondation croisée. Ces modes de reproduction conduisent à des schémas de sélection différents.

La biodiversité, une notion primordiale pour la sélection végétale

La biodiversité est essentielle pour le sélectionneur et la baisse de la diversité au niveau des espèces cultivées est un problème d'actualité. Garder d'anciennes espèces permet par exemple d'utiliser un caractère que l'on avait jugé inintéressant jadis, mais qui devient désirable suite aux évolutions de l'agriculture. De plus, croiser une lignée pure (appauvrie génétiquement) avec une ancienne variété permet de redonner de la vigueur à la plante (c'est l'effet hétérosis). Pour limiter le phénomène d'appauvrissement lié à la sélection végétale, il faut conserver un maximum de variétés. Deux solutions sont possibles:

• La conservation in situ (au champ, dans des réserves, afin de conserver les plantes dans le milieu naturel). Mais avec cette méthode les populations de plantes peuvent évoluer rapidement, surtout s'il s'agit d'espèces à fécondation croisée.
• La conservation ex situ (banques de gènes avec des collections de graines, des cultures de tissus...). Les variétés conservées doivent être renouvelées régulièrement pour que les plantes restent viables. Cette méthode permet d'obtenir une meilleure stabilité des populations conservées par rapport au type initial.

Ces deux méthodes sont donc complémentaires et doivent exister.

Méthodes

Selon les objectifs recherchés, il y a différents types de sélection. Ceux-ci se complètent bien souvent :

La sélection massale

C'est la plus ancienne. C'est une méthode simple et peu coûteuse : on choisit les plantes qui semblent les plus intéressantes dans une population (meilleurs épis, meilleurs fruits etc...), puis on utilise leurs graines comme semence pour la culture suivante. Ceci est fait de génération en génération ce qui permet d'augmenter la valeur moyenne de la population. La sélection massale ne peut s'appliquer dans toutes les situations (ex : Expérience de Hohanssen en 1903). D'autres limites sont plus évidentes : si le caractère souhaité ne s'extériorise pas chez la plante ou que le caractère est peu héritable, cette sélection ne fonctionne pas.

La sélection récurrente

La sélection récurrente consiste d’abord à remplacer la population F2 (issue du croisement de deux parents et d’une autofécondation de la F1, cas d’une espèce autogame) ou S1 (issue du croisement de deux parents et d’une allofécondation de la S0, cas d’une espèce allogame) par une population récurrente. Cette population est issue du croisement de plus de deux parents (depuis 4, pour une population récurrente à base génétique étroite, à plusieurs dizaines pour une population récurrente à base génétique large). Un gène de stérilité male est en général utilisé pour que les fécondations croisées se fassent spontanément au champ (donc non contrôlées) et non manuellement. Une sélection massale ou généalogique (souvent sur lignées de demi-frères descendant de la récolte de plantes male-stériles) est effectuée dans cette population et les descendances des plantes ou lignées sélectionnées sont semées et recombinées par récolte des plantes male-stériles, ceci pour l’amélioration récurrente de la population (cycles successifs de sélection et de recombinaison). Par ailleurs, quelques descendances rentrent dans le processus de sélection-fixation pour l’obtention, au final, de variétés. Cette sélection-fixation peut se faire par l’utilisation initiale de la sélection massale, ou la fixation par haplo-diploïdisation ou par descendances unipares, puis, ou directement, par sélection généalogique. Les termes de « sélection récurrente » ne s’opposent donc pas à ceux de « sélection massale» ou « généalogique », puisque la sélection récurrente peut être soit généalogique, soit massale^[1].

La Sélection généalogique

L'objectif est surtout l'obtention de nouvelles lignées pures à partir de parents dont les caractères sont jugés intéressants et complémentaires.

Amélioration des lignées existantes

Rétrocroisement

Un caractère intéressant, tel que la résistance aux maladies, la tolérance au stress, la stérilité, l'amélioration de critères de qualité, peut être présent dans une plante mais pas dans les lignées élites à la base des variétés commerciales. Le sélectionneur va chercher à créer une lignée identique à la lignée élite, mais possédant en plus ce caractère. Pour obtenir ce résultat, le sélectionneur procède par rétrocroisement, (en anglais back-cross).

Pour cela, il réalise une série d'hybridations entre la lignée receveuse ou élite, et la lignée donneuse du caractère. Les descendants sont ensuite croisés pendant plusieurs générations par la lignée receveuse ou récurrente. Ceci permet d'augmenter la part de la lignée élite dans le fonds génétique des descendants, tout en veillant à conserver le caractère intéressant par élimination des individus n'ayant pas le caractère désiré. Le résultat du rétrocroisement est l'obtention d'une lignée convertie, c'est-à-dire quasiment identique à la lignée élite receveuse, mais contenant en plus le caractère désiré.

La génétique du rétrocroisement

Les descendants issus du premier croisement possèdent 50 % du patrimoine génétique de la lignée élite et 50 % du patrimoine du donneur. Lors des back-cross suivants, la proportion du génotype élite augmente, les individus obtenus au deuxième back-cross sont 75 % élite et 25 % donneur. Au bout du septième back-cross, la part de la lignée élite est de 96,88 %, on estime alors que la lignée obtenue est suffisamment proche de la lignée élite. On tend vers l'obtention d'une lignée isogénique, en ne différant de la lignée élite que par un seul gène.

Manipulations génétiques

Depuis quelques années, industriels et laboratoires réussissent à contourner la sélection et le croisement en introduisant directement des gènes jugés « intéressants » dans le patrimoine génétique de la plante grâce aux techniques de génétique moléculaire. Cette technique permet d'élaborer des plantes inédites, notamment grâce à la possibilité d'incorporer des gènes d'espèces totalement étrangères. Ainsi les plantes dites « transgéniques » pourraient être utilisées pour produire des molécules à usage médical. Les plantes génétiquement modifiées sont soumises à de nombreuses controverses mais le public manque cruellement d'information objective.

Hybridation de première génération

L'hybridation en première génération ou hybride F1 est une technique très répandue pour obtenir des semences et plants ayant des hautes performances . On bénéficie ainsi de la vigueur hybride ou hétérosis, ainsi que d'autres caractères éventuellement comme la stérilité des produits. Les plants obtenus ne sont pas dans ce cas destiné à être employés à nouveau pour produire la génération suivante. Il ne s'agit donc pas à proprement parler de culture sélective.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Élevage sélectif des animaux
• Sélection (biologie)
• Sélection naturelle
• FAO - GIPB - Initiative de partenariat mondial pour le renforcement des capacités de sélection végétale

Liens externes

• Amélioration des plantes pour l'adaptation aux milieux arides, auteur(s) : Chalbi N., Demarly Y.
• Amélioration et Protection des plantes vivrières tropicales, auteur(s) : Saint-Pierre C.-A., Demarly Y.

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