Introduction
L'amélioration des plantes est un domaine crucial pour répondre aux besoins alimentaires et environnementaux croissants. Parmi les nombreuses techniques utilisées, le sauvetage d'embryon joue un rôle essentiel, particulièrement dans le contexte de l'agriculture biologique (AB) où les contraintes réglementaires et les exigences de naturalité sont de plus en plus strictes. Cet article explore en profondeur la définition du sauvetage d'embryon, ses applications, et son importance dans la création de variétés adaptées aux exigences spécifiques de l'AB.
Qu'est-ce que le Sauvetage d'Embryon ?
Le sauvetage d'embryon est une technique de culture in vitro qui consiste à prélever un embryon immature après la fécondation et à le cultiver sur un milieu artificiel nutritif. Cette méthode est employée lorsque des barrières naturelles empêchent le développement complet de l'embryon, notamment lors de croisements interspécifiques. En d'autres termes, elle sert à contourner l'incompatibilité génétique qui peut survenir entre deux espèces différentes, permettant ainsi d'obtenir un nouvel individu viable. Le sauvetage d'embryons consiste à prélever un embryon précocement, à le cultiver in vitro, soit pour accélérer les cycles végétatifs, soit parce qu’il ne pourrait pas se développer dans les tissus maternels, par exemple lorsqu’il résulte d’un croisement interspécifique.
Applications du Sauvetage d'Embryon
- Surmonter les Barrières d'Incompatibilité : Lors de croisements interspécifiques, des barrières naturelles empêchent le développement complet de l’embryon. Le sauvetage d'embryon permet de contourner ces obstacles en fournissant un environnement contrôlé et nutritif pour le développement de l'embryon.
- Accélérer les Cycles Végétatifs : En prélevant les embryons quelques jours après la fécondation, plutôt qu'à maturité de la graine, il est possible de réaliser plusieurs générations par an, accélérant ainsi le processus de sélection et d'amélioration des plantes.
- Introduire des Caractères d'Intérêt : Le sauvetage d'embryon est utilisé pour introduire des gènes de résistance aux maladies ou d'autres caractères favorables provenant d'espèces sauvages apparentées dans des espèces cultivées. Par exemple, il est utilisé chez la tomate pour introduire dans l'espèce cultivée ( Lycopersicon esculentum ) des gènes de résistance aux maladies présents dans l'espèce sauvage (Lycopersicon peruvianum).
- Amélioration de la Résistance aux Maladies : La courgette est une espèce fortement attaquée par l’oïdium, les virus de la mosaïque du concombre et de la mosaïque de la pastèque. Les variétés cultivées, Cucurbita pepo, sont insuffisamment résistantes à ces parasites. Des croisements avec des espèces sauvages américaines résistantes, Cucurbita okechobeenis et Cucurbita ecuadorensis, ont été réalisés grâce au sauvetage d’embryons immatures, rendant ainsi possible l’amélioration de la résistance aux maladies des variétés cultivées.
Le Sauvetage d'Embryon et l'Agriculture Biologique (AB)
Avec la forte hausse de la demande en produits issus de l’agriculture biologique (AB) et l’augmentation importante des surfaces cultivées dédiées à ce type de pratiques agricoles en Europe, il devient urgent de produire des variétés qui respectent le cahier des charges de l’agriculture biologique, depuis la création variétale jusqu’à la production de semences. Le sauvetage d'embryon trouve une place particulière dans ce contexte, en permettant de créer des variétés adaptées aux exigences de l'AB.
Nécessité de Variétés Adaptées à l'AB
Le nouveau règlement européen 848/2018 pour la production biologique, paru le 30 mai 2018 et qui entrera en vigueur le 1er janvier 2021, annonce un durcissement des exigences sur l’origine et la nature des semences utilisées en agriculture biologique (AB). En particulier, le règlement 848/2018 rend impératif le développement de variétés dédiées à l’agriculture biologique dans des conditions de production biologique strictes, depuis la phase de sélection en création variétale jusqu’à la production des semences. Il devient donc nécessaire de revoir sous cet angle les méthodes actuellement utilisées dans les programmes d’amélioration variétale et de développer de nouvelles approches de sélection pour créer des variétés entièrement dédiées à l’AB.
Techniques Autorisées en Création Variétale pour l'AB
Dans le cadre de l'AB, certaines techniques de création variétale sont privilégiées pour leur respect de la naturalité et des principes de l'agriculture biologique.
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- Sélection Massale : C'est la méthode empirique la plus ancienne. Cette méthode consiste à choisir les plantes qui semblent les plus intéressantes dans une population et à utiliser leurs graines comme semences pour la culture suivante. Entre deux étapes de sélection, les recombinaisons génétiques se font naturellement, sans aucun contrôle humain. Les plantes sélectionnées ne sont par conséquent ni identiques à celles de la génération précédente ni identiques entre elles.
- Sélection Récurrente : Dans son principe, la sélection récurrente se rapproche de la sélection massale dans la mesure où l'objectif est d'améliorer la valeur moyenne d'une population en sélectionnant de génération en génération les meilleurs individus de cette population.
- Méthode Bulk : Cette méthode, aussi appelée Single Seed Descent (SSD), ressemble à la méthode bulk dans la mesure où la sélection des lignées intervient après leur fixation. La différence avec la méthode bulk réside dans le fait que l'on étudie ici la descendance de graines prises individuellement à chaque étape d'autofécondation.
- Rétrocroisement : Le rétrocroisement, ou back-cross, est utilisé pour introduire un caractère intéressant, comme la résistance à une maladie par exemple, dans une lignées de bonne valeur agronomique. Cette lignée est croisée avec une autre lignée : une plante sauvage apparentée ou une plante appartenant à un espèce proche qui possède le caractère d'intérêt. Après avoir vérifié que l'hybride possède ce caractère, on procède à une série de croisements avec la lignée d'intérêt agronomique (rétrocroisements), en sélectionnant à chaque étape les plantes qui portent le caractère d'intérêt.
- Création d'Hybrides : La création d'hybrides se fait en deux étapes. La lignée candidate peut être obtenue par l'une des méthodes présentées ci-dessus. On peut aussi utiliser des plantes issues d'un croisement et d'une autofécondation, qui ne sont donc pas fixées. L'hybride est ensuite obtenu en croisant l'une des lignées sélectionnées avec le testeur. A la différence d'une lignée, l'hybride est hétérozygote pour un grand nombre de gènes. Les performances agronomiques de l'hybride sont en général meilleures que celles des deux parents : c'est le phénomène d'hétérosis, qui justifie l'utilisation d'une méthode de sélection qui est par ailleurs complexe et coûteuse. Cette méthode est utilisée pour des espèces telles que le maïs, le tournesol ou le colza.
- Sauvetage d'Embryon : Comme mentionné précédemment, le sauvetage d'embryon permet de surmonter les barrières d'incompatibilité lors de croisements interspécifiques, offrant ainsi une voie pour introduire des caractères d'intérêt dans les variétés destinées à l'AB.
Exemples d'Utilisation du Sauvetage d'Embryon en AB
- Création de Variétés de Courge Biologiques : Marcel van Diemen, membre de l’association espagnole de sélectionneurs ANOVE et travaillant chez Vitalis (filiale d’Enza Zaden), engagée depuis 25 ans dans des programmes de création variétale pour l’AB chez les espèces potagères, a illustré l'utilisation du sauvetage d'embryon lors du séminaire organisé par l'Université d'Almeria. Pour la création de variétés de courge biologiques, une première étape du programme a consisté à croiser les espèces Cucurbita ficifolia et Cucurbita maxima en utilisant la technique de sauvetage d’embryons.
Projets de Recherche Européens
En parallèle des travaux réalisés au sein des sociétés semencières, des programmes de recherche européens ont été financés en 2018 pour accélérer la création de variétés adaptées à l’AB chez différentes espèces, et notamment les espèces potagères.
- Projet BRESOV : Le projet BRESOV se focalise sur trois espèces légumières économiquement importantes en Europe, la tomate, le haricot vert et le brocoli. Son objectif est de créer du matériel amélioré pour l’agriculture biologique chez ces trois espèces en utilisant des techniques traditionnelles de croisements, des outils avancés de séquençage et de génomique et par des évaluations des génotypes obtenus en conditions réelles sur le terrain.
- Projet LIVESEED : Le projet LIVESEED explore les techniques particulières d’agroforesterie et les connaissances qui émergent sur les interactions entre le microbiome du sol et la plante pour échafauder de nouveaux programmes de sélection en lupin, carotte, tomate, brocoli, pommier, et blé d’hiver. Les objectifs de sélection sont déterminés en fonction des besoins observés sur le marché de ces espèces.
Défis et Perspectives
Bien que le sauvetage d'embryon soit une technique précieuse, elle n'est pas sans défis. La culture in vitro nécessite des compétences techniques spécifiques et des conditions de laboratoire contrôlées. De plus, le succès de la régénération de plantes entières à partir d'embryons cultivés in vitro peut varier selon les espèces et les génotypes.
Respect de la Naturalité
La création d’une variété biologique doit viser l’efficacité et la productivité dans un cadre responsable et précautionneux, qui ne surmonte pas les barrières ou limites naturelles. Cette exigence pose des questions quant à l'acceptabilité de certaines techniques, y compris le sauvetage d'embryon, dans le contexte de l'AB.
Réglementation et Certification
Le développement de variétés dédiées à l'AB est également influencé par la réglementation en vigueur et les exigences de certification des semences. Le nouveau règlement européen 848/2018 impose des exigences strictes sur l'origine et la nature des semences utilisées en AB, ce qui nécessite une adaptation des méthodes de sélection et de création variétale.
Alternatives et Compléments
Outre le sauvetage d'embryon, d'autres techniques peuvent être utilisées pour améliorer les plantes en AB, telles que la sélection massale, la sélection récurrente, le rétrocroisement, et la création d'hybrides. Ces méthodes, combinées à des approches innovantes comme l'utilisation de marqueurs moléculaires, peuvent contribuer à la création de variétés adaptées aux besoins spécifiques de l'AB.
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