Fiche de révision : Introduction à la domestication et à la sélection végétale

📋 Plan du Cours

1. Domestication et syndrome domestique
2. Création de nouvelles variétés
3. Transgenèse et édition génomique
4. Biodiversité domestiquée et maladies
5. Pratiques culturales et protection
6. Domestication et évolution humaine

📖 1. Domestication et syndrome domestique

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome de domestication : En biologie des cultures, ensemble de traits apparus chez la plante cultivée parce que l’humain sélectionne artificiellement des caractéristiques utiles.
• Pression de sélection : En domestication, contrainte exercée par les choix humains sur la reproduction et la survie des plantes, jouant un rôle analogue à la sélection naturelle.
• Foyer de domestication : Zone géographique où l’on retrouve des espèces sauvages apparentées et à partir de laquelle des espèces ont pu être domestiquées.
• Mutualisme : Relation entre espèces où chacune tire un bénéfice de la présence de l’autre, ici entre la plante cultivée et l’humain.

📝 Points essentiels

• La domestication provient d’espèces sauvages et mène à des différences liées à l’action humaine sur la survie, la reproduction et la propagation des plantes.
• La plante domestiquée perd progressivement la capacité de survivre en milieu naturel, et sa propagation dépend ensuite de l’humain.
• Le travail de l’humain correspond à une sélection artificielle dont l’humain agit comme pression de sélection.
• Les foyers de domestication sont les endroits du globe où se trouvent des espèces sauvages apparentées.
• La domestication a d’abord reposé sur une sélection empirique basée sur l’observation et le semis de graines de plantes jugées intéressantes.

💡 Astuce mémo

Syndrome = les humains « trient » les plants, donc ils survivent mieux… avec l’humain qu’en sauvage.

📖 2. Création de nouvelles variétés

🔑 Notions clés & Définitions

• Sélection artificielle : Méthode d’amélioration où l’on choisit, génération après génération, les individus porteurs de caractères recherchés pour créer une nouvelle variété.
• Hybridation F1 : Croisement de parents homozygotes donnant une génération F1 hétérozygote, souvent homogène et vigoureuse.
• Backcross ou rétrocroisement : Croisement en retour consistant à utiliser la descendance d’hybridation avec des individus d’un parent élite pour récupérer ses caractères.
• Marquage génétique : Repérage moléculaire de caractères via des marqueurs permettant de sélectionner à l’échelle des gènes.

📝 Points essentiels

• La création d’une variété passe par une succession de sélections et de croisements, car le processus demande plusieurs générations.
• En hybridation, des parents homozygotes donnent une F1 hétérozygote qui cumule des propriétés des deux parents, mais il devient difficile de ressemer car la F2 n’est pas homogène.
• Le rétrocroisement vise à conserver les caractères d’une variété élite tout en fixant un caractère d’intérêt en répétant des croisements avec l’élite.
• Le marquage génétique permet de ne retenir que les individus pertinents en sélectionnant grâce à des marqueurs moléculaires.
• Des sources de diversité peuvent inclure variétés anciennes, espèces sauvages, mutations spontanées, mutations induites et techniques de transfert ou édition de gènes.

💡 Astuce mémo

F1 = « beau résultat immédiat », backcross = « récupérer l’élite tout en gardant l’unique caractère ».

📖 3. Transgenèse et édition génomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Plante génétiquement modifiée (PGM) : Plante obtenue par transgenèse quand on introduit dans son génome des séquences d’ADN codant un caractère nouveau.
• Vecteur bactérien : Outil biologique servant à introduire des gènes d’intérêt, par exemple une bactérie infectant naturellement des plantes.
• Agrobacterium tumefaciens : Bactérie citée comme vecteur capable d’infecter naturellement les plantes pour y introduire des séquences d’ADN.
• CRISPR-Cas9 : Complexe d’édition génomique capable de couper et de modifier l’ADN pour inactiver, remplacer ou insérer des séquences.

📝 Points essentiels

• La transgenèse permet de franchir des barrières entre espèces en introduisant des séquences d’ADN codant un caractère d’intérêt dans une plante cible.
• Les gènes d’intérêt sont introduits via des vecteurs comme Agrobacterium tumefaciens ou des microbilles.
• La transgenèse peut produire des plantes résistantes aux herbicides ou capables de fabriquer des molécules insecticides, avec un risque de résistances.
• L’édition génomique par CRISPR-Cas9 peut couper, modifier ou remplacer un ADN pour inactiver ou insérer des gènes dans un génome.
• La mise en pratique soulève aussi des questions éthiques importantes.

💡 Astuce mémo

CRISPR-Cas9 = « ciseaux moléculaires » : on coupe, puis on réécrit le gène.

📖 4. Biodiversité domestiquée et maladies

🔑 Notions clés & Définitions

• Biodiversité engendrée par l’humain : Diversité biologique créée par la sélection des humains, notamment via l’apparition de variétés et des différences génétiques associées.
• Appauvrissement de la diversité allélique : Réduction du nombre de variantes d’allèles due à la sélection de certains traits pendant la domestication.
• Réservoir de biodiversité : Source de diversité génétique utile fournie par les espèces sauvages ou les variétés anciennes.
• Plantes en clones : Plantes génétiquement identiques issues de la reproduction végétative, ce qui peut favoriser la propagation de maladies.

📝 Points essentiels

• Une espèce domestiquée peut donner plusieurs variétés selon les critères retenus par l’humain, ce qui constitue une biodiversité domestiquée.
• Cette diversité domestique provient de mutations sur des gènes, donc de différences génétiques entraînées ou conservées par la sélection.
• La domestication réduit la biodiversité en entraînant un appauvrissement de la diversité allélique.
• Des traits peuvent être perdus chez les domestiquées, par exemple des défenses chimiques chez la tomate domestiquée.
• L’extension de cultures génétiquement moins riches favorise des maladies infectieuses, comme avec le bananier en plantations clonales (Gros Michel puis Cavendish).

💡 Astuce mémo

Domestication = plus de variétés choisies, mais moins d’« options » génétiques globales.

📖 5. Pratiques culturales et protection

🔑 Notions clés & Définitions

• Intrants : Facteurs fournis à la culture, comme des produits phytosanitaires, qui peuvent influencer l’émergence de résistances.
• Panachage variétal : Culture simultanée de plusieurs variétés dans une même parcelle au lieu d’une seule variété homogène.
• Dilution (effet en parcelle) : Principe où la présence d’individus non sensibles éloigne les hôtes et ralentit la propagation d’un agent pathogène.
• Lutte biologique : Méthode de protection des cultures qui utilise des organismes ou mécanismes biologiques plutôt que des produits phytosanitaires.

📝 Points essentiels

• Certaines pratiques réduisent l’usage d’intrants et limitent l’impact des ravageurs afin de freiner l’émergence de résistances.
• Le panachage de variétés dans une parcelle réduit le développement des maladies via la dilution, la barrière et la prémunition.
• L’effet barrière correspond à un piégeage des agents pathogènes par des individus résistants qui protègent les plantes sensibles.
• La prémunition correspond au déclenchement, chez des plantes sensibles, de mécanismes de défense quand des plantes résistantes sont présentes.
• La protection peut aussi passer par une lutte biologique plutôt que par des traitements seuls.

💡 Astuce mémo

Panachage = 3 boucliers contre le même pathogène : dilution, barrière, prémunition.

📖 6. Domestication et évolution humaine

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène AMY1 : Gène codant l’amylase salivaire, dont le nombre de copies varie d’un individu à l’autre et dépend des populations.
• Amylase salivaire : Enzyme salivaire qui hydrolyse l’amidon en glucose et dont la production varie selon le nombre de copies d’AMY1.
• Duplications géniques : Mécanismes génétiques qui augmentent le nombre de copies d’un gène, pouvant apporter un avantage sélectif dans un contexte alimentaire.
• Allèles des désaturases : Variantes génétiques d’enzymes (désaturases) impliquées dans la biosynthèse d’acides gras oméga-3.

📝 Points essentiels

• L’amylase hydrolyse l’amidon en glucose, et la production varie avec le nombre de copies du gène AMY1.
• Les populations au régime riche en amidon ont globalement plus de copies d’AMY1 que celles au régime pauvre en amidon.
• Les duplications géniques d’AMY1 peuvent conférer un avantage aux populations consommant de l’amidon, expliquant la sélection.
• L’agriculture débutant il y a 10 000 ans avec des plantes riches en amidon a probablement influencé l’évolution du nombre de copies d’AMY1.
• Depuis 6 000 ans, la mâchoire inférieure se réduit chez les individus, en lien avec une alimentation nécessitant moins de mastication.

💡 Astuce mémo

AMY1 = compteur de copies → régime amidon riche → avantage → plus de copies.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre sélection artificielle et sélection naturelle : ici l’humain impose la pression de sélection.
2. Penser que les hybrides F1 ressemés resteront homogènes : l’hétérozygotie rend la génération suivante non homogène.
3. Croire que le rétrocroisement élimine le caractère d’intérêt : son but est au contraire de le conserver en le fixant après plusieurs retours à l’élite.
4. Nier le lien entre baisse de diversité allélique et maladies : l’appauvrissement et l’homogénéité facilitent la propagation infectieuse.
5. Confondre les trois effets du panachage : dilution, barrière et prémunition sont distingués et s’enchaînent comme mécanismes.
6. Oublier que la résistance aux herbicides ou aux insectes peut mener à des résistances : le risque est explicitement mentionné.
7. Dire que la transgenèse sert uniquement à “améliorer” : le cours insiste aussi sur les questions éthiques et le risque de résistances.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer ce qu’est le syndrome de domestication et comment l’humain agit comme pression de sélection.
2. Décrire 3 conséquences du syndrome de domestication sur la survie, la reproduction et la propagation des plantes.
3. Définir un foyer de domestication et préciser son rôle dans l’origine des domestications.
4. Décrire pourquoi la création d’une nouvelle variété prend du temps et comment se fait la sélection génération après génération.
5. Citer au moins 4 sources de diversité utilisées par les sélectionneurs pour créer des variétés.
6. Expliquer ce que produit un croisement entre deux parents homozygotes et pourquoi la F1 est homogène mais difficile à ressemer.
7. Décrire le principe du rétrocroisement et le but d’une série de backcross avec une variété élite.
8. Expliquer comment le marquage génétique aide à sélectionner des individus à partir de marqueurs moléculaires.
9. Définir une PGM et expliquer ce que la transgenèse introduit dans une plante cible.
10. Citer deux types de vecteurs mentionnés et donner un exemple d’objectif de caractère (herbicide ou insecticide).
11. Décrire le principe général de l’édition génomique CRISPR-Cas9 et au moins deux effets possibles sur l’ADN.
12. Lier l’extension de cultures génétiquement moins riches au développement de maladies, avec l’exemple du bananier.
13. Expliquer comment les espèces sauvages ou variétés anciennes servent de réservoir de biodiversité.
14. Décrire le panachage variétal et nommer les 3 mécanismes responsables de la baisse des maladies.