Soutien Scolaire Keepschool

La multiplication des plantes performantes

1 L'amélioration des plantes cultivées

1.1 Le processus de sélection

Afin de répondre aux besoins alimentaires croissants, en termes de quantité ou de qualité, des populations humaines, l’homme a essayé, et ce depuis les débuts de l’agriculture il y a 10 000 ans, d’améliorer les plantes qu’il cultivait, par une méthode empirique qui est la sélection. En conservant les graines des plantes les plus " performantes "comme semence, selon des critères de rendement, de résistance aux conditions climatiques…etc, l’homme a ainsi modifié l’aspect et les performances mêmes des plantes qu’il cultive. Ainsi le nombre d’espèces végétales s’est réduit : 150 espèces végétales sont cultivées à grande échelle aujourd’hui, alors que l’homme utilisait plusieurs milliers d’espèces aux débuts de l’agriculture. De plus, sept variétés de céréales (blé, maïs, sorgho, riz, orge, mil, triticale) représentent la moitié de l’alimentation humaine en volume.

1.2 L'hybridation

Il est possible d’agir indirectement sur le patrimoine génétique des plantes cultivées par un autre mécanisme, l’hybridation, en intervenant de manière directe sur les mécanismes de la reproduction végétale. L’hybridation consiste à réunir chez une même variété des caractéristiques intéressantes se trouvant chez des variétés différentes. Elle se fait en deux étapes :

  • Tout d’abord, l’isolation de sujets de même variété et de lignée pure, c’est à dire qui transmettent toujours à leurs descendants les caractéristiques intéressantes que l’on voudrait voir attribuer à l’espèce hybride, et qui sont des facteurs de performance. Cette étape nécessite un processus de sélection et de contrôle de la pollinisation sur plusieurs générations successives, pour obliger les végétaux concernés à se reproduire uniquement entre eux. On obtient ainsi des sujets de lignée pure qui ont le même programme génétique.
  • Ensuite, en prenant deux lignées pures différentes, on hybride les deux lignées en réalisant une pollinisation croisée, dans le but de réunir dans une seule variété des caractéristiques intéressantes venant des deux lignées.

L’homme intervient ainsi indirectement sur le programme génétique du végétal, c’est à dire sur l’ensemble des gènes contenus dans ses chromosomes et dirigeant le fonctionnement de ses cellules. Remarquons au passage que chaque végétal possède un niveau optimal de production qui est déterminé par son programme génétique, et que ce niveau ne peut être atteint que dans des conditions optimales quant au milieu dans lequel ce végétal évolue : lumière, température, teneur en CO2 de l’air…

Le but de ces manipulations est d’obtenir des plantes performantes, c’est à dire des plantes dont les qualité les rendent économiquement rentables sur un terroir précis :

  • haut rendement, c’est à dire production de matière végétale en grande quantité, surtout pour les cultures destinées à l’alimentation
  • résistance aux conditions climatiques
  • résistance aux maladies, aux insectes, aux herbicides…
  • qualité du produit (saveur, aspect…)

1.3 Conserver la diversité génétique : une nécessité

Nous avons vu que la diversité des cultures s’est amoindrie avec le temps, par le processus de sélection mis en place par l’homme, et on a aujourd’hui une homogénéité génétique des cultures.

Ainsi on a d’une part des végétaux qui sont des créations humaines, souvent incapables de survivre sans celui-ci d’ailleurs, car nécessitant sa quasi permanente intervention, et d’autre part l’abandon des espèces sauvages ou semi-domestiquées qu’il est pourtant nécessaire de protéger, car elles représentent un " réservoir génétique " dont les gènes sont susceptibles d’être utilisés dans le futur.

2 La multiplication végétative

2.1 Une forme de reproduction conforme

La reproduction sexuée n’est pas la seule façon par laquelle les végétaux peuvent se multiplier : par le processus de multiplication végétative, c’est à dire la production d’un végétal nouveau à partir d’un simple fragment de végétal (morceaux de tiges, bourgeons…), on peut arriver à obtenir des plantes complètes qui possèdent le même programme génétique que les fragments qui leur ont donné naissance. Les produits de la multiplication végétative sont donc des copies conformes du végétal " parent " : on les appelle des clones.

Le clonage des végétaux, aisé à pratiquer et d'ailleurs réalisé depuis longtemps par l'homme, est en effet beaucoup plus simple à réaliser que le clonage animal. En effet, les cellules d'un végétal sont souvent totipotentes (-potens : pouvoir, toti- : tout): elles ont la possibilité de revenir à un état embryonnaire, et de se redifférencier en toute cellule spécialisée qui serait nécessaire pour former une nouvelle plante.

2.2 La multiplication végétative in vitro

Il existe plusieurs techniques de multiplication végétative in vitro, c’est à dire de culture en éprouvette dans es condition soigneusement contrôlées :

  • le microbouturage : c’est la fragmentation d’une plante qui donne naissance, par la suite, à de nouveaux plants qui peuvent eux-mêmes être fragmentés. Les plants produits sont ainsi tous des clones. Ceci est effectué en laboratoire, en prenant le soin d’éviter toute contamination microbienne., avec répétition de fragmentations successives environ tous les mois.
  • la culture de méristème : le méristème est un minuscule massif cellulaire que l’on peut trouver à la pointe d’une racine ou d’un bourgeon, formé de petites cellules qui se divisent activement pendant la mitose. On prélève l’apex (partie centrale du bourgeon) que l’on place dans un premier milieu de culture, où se développe une masse cellulaire informe, le cal. Puis on modifie la composition du milieu périodiquement pour que prolifère un jeune plant, à partir de ce cal donnant naissance aux différentes parties du plant. L’avantage est que les cellules de méristème sont indemnes de virus même chez un plant malade, ce qui permet d’obtenir une population de plantes saines.
  • avec un fragment végétal encore plus infime, on peut arriver au même résultat, notamment avec la culture de protoplastes. On prélève une cellule banale, on lui enlève sa paroi cellulosique, elle devient alors un protoplaste qui peut se développer in vitro, en se divisant et en formant un cal. Ce cal, dans des conditions de culture satisfaisantes, s’organise et produit une plante à partir d’une simple cellule, même si celle-ci était adulte et donc " spécialisée " (toripotence de la cellule végétale).

2.3 Avantages de la culture in vitro

Ils sont nombreux :

  • applicable à un grand nombre de plantes : après avoir été appliquée aux plantes horticoles surtout, cette méthode est désormais couramment utilisée pour les arbres fruitiers, les arbres forestiers, la vigne, les rosiers…
  • obtention d’un grand nombre de plantes : avec un bourgeon de rosier par exemple, on peut produire entre 200 000 et 400 000 descendants en une année, ce qui doit être comparé aux méthodes " classiques " (ici le greffage), donnant une quarantaine de pieds
  • des intérêts économiques : coût d’entretien des pieds mères moins important, rapidité des récoltes avec ce processus. N’oublions pas par contre que les investissements doivent être élevés pour utiliser ce processus
  • obtention de plantes saines : on a pu sauver des variétés affectées par des maladies grâce à la multiplication végétative appliquée aux méristèmes, comme dans le cas de la " Belle de Fontenay ", une variété de pomme de terre qui semblait vouée à disparaître.
  • faible encombrement des cultures
  • obtention de plantes identiques, présentant des caractères sélectionnés : les techniques vues ici permettent aussi d ‘envisager la production de nouvelles espèces par fusion des protoplastes par exemple.
  • contrôle facile des facteurs du milieu
  • souplesse de la production vis à vis de la demande

3 Les mots-clés

  • Information génétique :
    • ADN , programme génétique.
    • Hybridation, clonage, sélection.
  • Cellules végétales :
    • Méristème, protoplaste, cal.
    • Cellule différenciée, cellule embryonnaire, dédifférenciation, cellule toripotente.
  • Fonctions :
    • Reproduction sexuée, reproduction asexuée, multiplication végétative.
    • Multiplication in vitro, microbouturage, clonage

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