La plante domestiquée par l’homme.

Utilisation des plantes par l'HommeLes humains cultivent et utilisent les plantes pour differents usages :→ l'alimentation humaine (riz , ble, mais : cereales = 75% de l'alimentation humaine mondiale)→ l'alimentation du betail (tourteaux = residu des graines oleagineuses, fourrage = partie vegetatived'une plante ou d'une association de plantes conservee par sechage ou frais)→ la medecine (capitulaire De Villis de Charlemagne qui impose la culture de 100 plantes medicinalesdans tous les domaines de l'empire)→ le textile (coton, lin, chanvre)→ la construction maisons et bateaux et charrettes (bois, chaumes des toits et torchis, feuilles larges )→ l'energie (bois, bagasse = residus de la canne a sucre, agrocarburants, petrole a base d'algues)→ les pratiques socio-culturelles (rites religieux sous l'emprise de drogues, rendre la justice sous unarbre …..)→ l'industrie (caoutchouc)

Richesse des maïs

La 3ème plante alimentaire après le blé et le riz.

Ses usages varient selon les régions du monde.

Pays riches : produits transformés (corn flakes, pop-corn, conserves, huile…) et aux utilisations par l’industrie (amidons, isoglucose, plastiques biodégradables…).

Pays en Voie de Développement, le maïs reste une plante vivrière importante. Il est consommé en épis frais (cuits à l’eau ou grillés) et en semoule.

Les utilisations du maïs...

Richesse des maïs

Dans les pays industrialisés le maïs entre pour une grande part dans l’alimentation animale.

Dans ces pays jusqu’à 65% du maïs produit est utilisé pour l’alimentation des animaux d’élevage.

Il est distribué directement en grains, en plante entière broyée ou en ensilage. Il peut également être incorporé dans des aliments concentrés.

Les utilisations du maïs...

Le maïs en quelques chiffres c’est :

Plus de 130 millions d’ha dans le monde (FAO 1998) 47 millions d’ha dans les pays industrialisés pour une production de 330 millions de tonnes.

89 millions d’ha dans les pays en voie de développement pour une production de 272 millions de tonnes.

En Amérique centrale et dans la Caraïbe, le maïs est cultivé sur 9,5 millions d’ha et produit 21,4 millions de tonnes soit un rendement moyen de 2,2 tonnes/ha.

Dans ces régions, le maïs local est exclusivement réservé à la consommation humaine directe, les besoins pour l’alimentation animale étant satisfaits par des importations.

Richesse des maïs

Cette photo illustre la variabilité qui existe chez le maïs.

La variabilité du maïs dans le monde

J.P. Gay, A.G.P.M.

On dénombre plus de 250 races de maïs qui diffèrent par de nombreux caractères morphologiques (GOODMAN ET

BROWN, 1989).

La diversité de formes, de tailles, de couleurs ou de textures des épis de maïs sont de bonnes illustrations de cette variabilité.

Elle a permis au maïs d’être cultivé dans plus de 70 pays, sous des climats tempérés ou tropicaux, à des altitudes élevées ou au niveau de la mer et dans tous les types de sols.

Amélioration de l’utilisation alimentairehumaine et animale:- graines nues- graines plus grosses- graines plus riches en glucides

Forme cultivée: le nombre de grains sur le fruit est important, les enveloppes protectrices (glumes) des graines sont réduites, voire absentes: plus digestes, mais plus sensibles aux agents de l’environnements. Taille des fruits plus importante (plus de « biomolécules » disponible = rentabilité ).Les grains restent sur l’épis à maturité: facile à récolter.

Forme domestiquée: Longueur = 0.8 cm Masse = 0.27 g Nombre de grains par épi = environ 500 Réserves de l’albumen : amidon (test à l’eau Iodée)Glumes non soudées et souples. Grains qui ne se détachent pas du rafle naturellement NB: L'amidon composant est une substance énergétique (glucides lents) à la base de la nourriture humaine. Le grain, ayant une teneur très faible en eau, se conserve d'une année sur l'autre et il peut facilement se réhydrater.

Comparaison :Ressemblances:- Epis mâles et femelles sur un même plant. Grains fixés sur un rachis - Epis mâles qui se ressemblent.

A maturité ces grains ne tombent plus car l'épi ne peut pas se désarticuler, ils ne possèdent pas de cupule solide donc la récolte est complète (sans perte) et plus rapide.De ce fait la dissémination des grains est impossible, la plante ne peut donc plus se reproduire à l'état sauvage.

Les grains de Téosinte tombent sur le sol, ils sont mangés mais la cupule résiste aux enzymesdigestives, ce qui permet leur dissémination

Amélioration de l’utilisation alimentaire humaine et animale:- grains nus- grains plus gros-grains plus riches en glucides- grains qui ne tombent pas-grains ne possèdent pas de cupule solide

Pour la forme sauvage, la protection des grains favorise leur survie, leur dissémination facilitée augmente les probabilités de rencontrer des conditions de milieu favorables à la germination et enfin leur maturation étalée augmente les probabilités de rencontrer des conditions météorologiques favorablesTous ces caractères sont des atouts pour la plante et seront maintenus par sélection naturelle.

A l’inverse, les blés seront plus faciles à cultiver si leur rachis est solide (moins de perte au moment de la récolte), les grains sont nus (la production de farine est facilitée) et la maturation des grains est synchrone (une seule récolte nécessaire).

Les caractères favorables aux espèces cultivées ne sont pas favorables à leur vie en milieu naturel, ce qui explique qu’elles ne peuvent pas y survivre.

La plante cultivée produit un grand nombre de grains, plus gros et plus longs donc qui contiennent plus de réserves →AUGMENTATION DU RENDEMENT

A maturité ces grains ne tombent plus car l’épi ne peut pas se désarticuler, ils ne possèdent pas de cupule solide

→ LA RÉCOLTE EST COMPLÈTE (SANS PERTE) ET PLUS RAPIDE.

Les grains de Téosinte tombent sur le sol, ils sont mangés mais la cupule résiste aux enzymes digestives, ce qui permet leur dissémination. Pour le Maïs, la dissémination des grains est impossible.

→ LE MAÏS NE PEUT DONC PLUS SE REPRODUIRE À L’ÉTAT SAUVAGE

Domestication : ensemble des processus conduisant à l’acquisition par une plante sauvage de caractères profitables à l’homme.

Sélection massale (visuelle) : consiste à retenir, dans une population, certaines plantes avec des caractères « intéressants » dont les graines seront utilisées comme semences l’année suivante.

Une même espèce cultivée peut comporter plusieurs variétés qui ont été sélectionnées

selon des critères d’intérêts particuliers, toutes ces variétés sont une forme de biodiversité.

Les caractères sélectionnés par l’Homme (volontairement ou empiriquement) sur les plantes domestiquées

ont amené à des plantes aux caractéristiques génétiques différentes (et parfois défavorables) des plantes sauvages.

Bilan et généralisation

Une grande biodiversité des espèces cultivées: p 246 Livre

Maïs waxyLes maïs Waxy sont des maïs dont l'amidon est uniquement composé d'amylopectine. Un maïs standard contient 70 à 75 % d'amylopectine et25 à 30 % d'amylose. C'est un caractère très recherché par les amidonniers pour une utilisation dans l'industrie agroalimentaire : sauces,potages, desserts lactés, plats cuisinés. Il permet d'obtenir un amidon très visqueux à chaud et ayant une texture souple au froid.

Maïs vitreux rouge (dit aussi maïs plata)Le maïs vitreux rouge possède un grain très dur permettant plusieurs valorisations en agro-alimentaire. Les deux tiers de la production sontdestinés à la fabrication des grits de brasserie. Les grains sont finement broyés pour former une semoule de granulométrie précise (diamètresdes grains de semoule compris entre 0,75 et 2,3 mm) utilisée dans la fabrication de la bière. Une autre partie de la production donne lesflocons de céréales (éclatement à chaud). En Italie, la pigmentation des maïs vitreux rouges permet de colorer la viande pour la fabrication dujambon de Parme. Enfin, c'est un colorant naturel des jaunes d'oeuf et des poulets jaunes.

DOC 5. Chez les choux, la sélection a porté selon la région sur des organes différents dont on a sélectionné l’hypertrophie : inflorescence pour le chou-fleur, bourgeons axillaires pour les choux de Bruxelles… Parallèlement et de façon plus ou moins involontaire, on a également sélectionné des préférences culturales ou des qualités nutritionnelles propres a chacune de ces variétés.

EN CONCLUSION

A partir d’espèces domestiquées, la sélection artificielle exercée par l’Homme peut se poursuivre.

On peut ainsi pour une même espèce domestiquée avoir de nombreuses variétés qui présentent des caractéristiques (culturales, nutritionnelles…) différentes.

Ces différentes variétés peuvent être adaptées à des climats différents (cas des maïs) ou avoir des propriétés nutritionnelles ou des conditions de cultures diverses (cas des choux). Elles sont le produit pour ces variétés anciennes de l’histoire agricole locale.

Etape 1:On sélectionne des parents intéressants par leurs caractéristiques : par exemple, l’un produisant des épis de grande taille, l’autre résistant à la sécheresse…On vérifie que ces caractères sont stables pendant plusieurs générations. Si c’est le cas, on dit que les parents sont de «lignée pure»…

Etape 2:On dispose de deux lignées pures de mais issues de 7 générations d'autofécondation. On effectue une fécondation entre ces deux lignées et on obtient une génération F1 aux caractéristiques homogènes: on parle de vigueur hybride car il possède les caractéristiques des parents lui permettant d'avoir une valeur supérieure à celle des parents.: les qualités de chaque parent se retrouve chez l'hybride.

Lignée A ( mâle)maturité tardiveparent productif

Lignée B (femelle)maturité précoce

parent peu productif

Hybride AB maturité précoceparent productif

Autres techniques de sélection scientifique: -Culture in vitroLa culture in vitro est une technique de laboratoire qui permet de multiplier des plantes en grand nombre, dans un espace réduit-La mutagénèseLa mutagénèse consiste à modifier le patrimoine génétique d’une plante, par utilisation d’agents physiques ou chimiques (mutagenèse aléatoire), par exposition à des agents sélectifs (herbicide) (mutagenèse par sélection aux champs), ou par utilisation de petits segments d’ADN (mutagenèse dirigée).-Les croisements interspécifiquesReproduction sexuée entre deux organismes appartenant à deux espèces différentes en général génétiquement proches. Ce croisement génère un hybride interspécifique.

Document 1: les étapes de la transgénèse

1. Repérer un caractère intéressant dans un organisme vivant et identifier la protéine 2. Identifier et isoler le gène d'intérêt 3. Réaliser et amplifier une construction génique 4. Transférer de l'ADN = Introduction d'un ADN étranger dans une cellule embryonnaire de Maïs 5. Contrôler l'efficacité du transfert chez l'hôte 6. Sélectionner des cellules exprimant le gène ajouté par tri

Avantages : maïs protégé de la pyrale par ce nouveau gène, donc - Augmentation des rendements car mois de perte - Pas besoin de mettre autant d’insecticide qu’avant : économies - Les animaux d’élevages sont nourris au maïs et au soja transgénique. Des études montrent qu’il n’y aurait pas de conséquence sur leur santé au bout de 30 jours, et donc sur la nôtre. Mais ce délai est un peu court… cf polémique actuelle sur une nouvelle étude montrant la toxicité des OGM : http://www.lemonde.fr/planete/video/2012/09/21/etude-choc-sur-les-ogm-coup-de-pub-ou-scandale-sanitaire_1763918_3244.html

Inconvénients : - On en mange sans le savoir - On ne sait pas quelles sont les conséquences à long terme de leur consommation - Le pollen transgénique du maïs Bt tombe sur les feuilles d’asclépiade, plantes adventices qui sont mangées par les papillons monarques => plus il y a de pollen, plus leur taux de survie diminue . Donc préjudiciable pour la biodiversité (mais pas en Europe où la culture OGM est interdite).

L’hémoglobine est une molécule clé de la respiration car elle assure le transport de l’oxygène et du gaz carbonique dans le sang, au sein des globules rouges.Depuis plusieurs décennies, les scientifiques sont à la recherche d’un substitut du sang qui pourrait être stocké et transporté aisément

La recherche s'est orientée vers le développement de "vaccins comestibles" – c'est-à-dire de plantes comestibles modifiées par transgénèse afin de produire des protéines vaccins.

La banane-vaccin : on envisage de créer une banane qui fabrique les antigènes des hépatites A et B. Pourquoi la banane ? Tout simplement parce qu'elle pousse dans les pays pauvres où ces maladies sont souvent endémiques et qu'elle est consommée crue : la cuisson pourrait détruire les propriétés du vaccin.

Domaine: LA SANTE

Pour améliorer la qualité des aliments humains

• Allonger la durée de conservation des produits frais et faciliter leur stockage et leur transport (ex : melon, tomate…)

• Enrichissement en fer, zinc ou vit A(permet de lutter contre la cécité des enfants en malnutrition)

• Huile de cuisine riche en acides gras insaturés

• Diminution de l’effet allergène de certains aliments (ex : riz,…)

DOMAINE: L’ALIMENTATION

Qu’est-ce qu’un OGM ?

Les O.G.M.