Thème 2B : ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS

Chapitre 1 : La plante domestiquée

Les plantes, directement ou indirectement (par l'alimentation des animaux d'élevage) sont à la base de l'alimentation

humaine. Elles constituent aussi des ressources dans différents domaines : énergie (combustion, biocarburants),

habillement, construction, médecine, arts, pratiques socioculturelles, etc. Il y a environ 10000 ans, un long processus

d’évolution a conduit certaines communautés de chasseurs-cueilleurs du moyen Orient, d’Amérique centrale, de Chine

ou d’Indonésie à cultiver des plantes sauvages. A partir de ces foyers d’origine, l’agriculture s’est répandue à travers le

monde. La terre comptera en 2050 plus de 9 milliards d’habitants. La maîtrise de la culture des plantes constitue donc

un enjeu majeur pour l'humanité.

Comment, au cours de l’histoire, les Hommes ont-ils progressivement façonné certaines plantes pour les adapter à

leurs attentes ?

I. La domestication des plantes sauvages

Centres d’origines des plantes cultivées

A. Le syndrome de la domestication

Chaque espèce cultivée est issue de la modification par l’Homme d’espèces sauvages. La domestication est un processus de sélection artificielle de caractères phénotypiques réalisé par l’Homme à partir de plantes sauvages. On qualifie de syndrome de domestication, l’ensemble des caractères qui distinguent une espèce cultivée d’une espèce sauvage.

Tableau présentant des caractères morphologiques définissant le syndrome de domestication: Ex : téosinte vs Maïs, épeautre vs blé, carotte sauvage vs carotte cultivée…..

Caractères qui facilitent la culture

Port des plantes moins ramifié Synchronisation de la date de floraison Perte de dormance des semences Perte de caducité des graines

Caractères qui améliorent l’utilisation alimentaire

Graines nues Graines plus grosses Graines plus riches en glucides

Caractères qui améliorent l’utilisation industrielle

Structures des farines Qualité des fibres et des bois Qualité des huiles

B. Les bases génétiques de la domestication

Les caractéristiques distinguant les espèces cultivées des espèces sauvages sont d’origine génétique, elles sont

apparues spontanément (mutations, hybridation entre 2 espèces, polyploïdisation) mais ont été sélectionnées par l’homme de façon volontaire (sélection de grains les plus gros pour la prochaine récolte) ou de façon involontaire (solidité du rachis). L’Homme , en favorisant la reproduction des individus porteurs de certains allèles a pu augmenter leur fréquence d’une génération à l’autre.

Les plantes sauvages, progressivement et sous l’effet de pratiques culturales, ont évolué, perdant des caractères essentiels à la vie sauvage, acquérant d’autres caractères facilitant leur culture, leur récolte et leur utilisation par l’Homme.

C. Histoire de la carotte

Ere Secondaire : L'ancêtre sauvage de la carotte provient

certainement de la région qui est aujourd’hui

l'Afghanistan. Les colonies sauvages, à racine rouge ou

pourpre, y abondent encore. À l'état sauvage, la plante a

une racine mince et aigre. Ce n'est qu'en la cultivant dans

un climat modéré et dans une terre fertile que la racine

grossit et s'adoucit pour donner une denrée comestible.

Au mésolithique : Il y a 9 à 10 000 ans, la carotte et le

panais ne sont pas différenciés. Commence alors un long

périple à travers les siècles qui amènera la carotte, au gré

des explorations humaines, au Moyen-Orient, en Asie, en

Afrique, ainsi qu’en Europe.

Chronologie résumée des cultivée Carotte (preuve documentaire)

Période Emplacement Couleur

Pré-900 Afghanistan et environs Pourpre et jaune

900 L'Iran et l'Arabie du Nord Violet, Rouge et jaune

1000 Syrie et Afrique du Nord Violet, Rouge et jaune

1100 Espagne Pourpre et jaune

1200 L'Italie et la Chine Violet et rouge

1300 France, Allemagne, Pays-Bas Rouge, jaune et blanc

1400 Angleterre Rouge et blanc

1500 Europe du Nord Orange, jaune et rouge

1600 Japon Pourpre et jaune

1600 Amérique du Nord Orange et blanc

1700 Japon Orange et Rouge

Sources - Rubatzsky et Banga. Aussi la recherche de matériel conservateur du Musée de carotte de matériau de référence est ici.

Notes: Red a été souvent confondus avec le pourpre. Carottes orange ont peut-être été autour bien avant 1100 - voir ici. L'annonce ci-dessus est une «meilleure estimation», car il ya beaucoup de preuves contradictoires. Carottes étaient aussi probablement blanc tout au long de ces périodes, souvent confondue avec le panais (également blancs). Il était (et est toujours!) Énorme confusion en essayant de trier les histoires individuelles de carottes et panais.Le nom latin du genre de panais est pensé pour venir, ce qui signifie «nourriture». Ce serait en outre expliquer la confusion historique des deux légumes, ainsi que d'offrir un témoignage de l'importance qu'ils étaient tous les deux dans le régime ancien.

II. L’amélioration des plantes

L’amélioration d’une espèce consiste à rassembler au sein d’une variété des caractères intéressants initialement repartis chez différentes variétés déjà existantes ou chez des populations sauvages.

A. La sélection massale (ou sélection variétale paysanne)

La sélection massale consiste à retenir, dans une population, certaines plantes dont les graines seront utilisées comme semence l’année suivante. Ce type de sélection repose sur les croisements naturels dans les cultures. Elle a contribué à leurs améliorations mais de façon lente et limitée : la population végétale ainsi sélectionnée conserve une importante diversité génétique, si bien qu’elle présente des caractères hétérogènes et variables d’une génération à l’autre. De plus seuls les caractères directement perceptibles peuvent être sélectionnés.

Schéma bilan domestication et sélection paysanne

Sélection très lente sélection simple à coût réduit Sélection dirigée, empirique Grande biodiversité inter et intra variétale Sélection dépendante de la reproduction sexuée Bonne adaptabilité aux condition locales Variétés souvent peu productives Faibles dépendances vis à vis des énergies fossiles Variétés hétérogènes Variétés libres de droit

B. La sélection variétale moderne : les croisements dirigés

Au 20eme siècle La modernisation de l’agriculture, la forte croissance de la population, nécessite une amélioration des variétés paysannes trop hétérogènes et variables. La découverte des lois de l’hérédité par Mendel permet la sélection scientifique des plantes cultivées. Un tri est effectué dans les variétés et les plants intéressants ainsi sélectionnés seront soumis à des autofécondations successives. Cela permet l’obtention de lignées pures génétiquement homogènes et stables dites « d’élite » Cependant l’homozygotie affaiblit ces lignées. Des croisements entre lignées pures servent alors à retrouver la vigueur perdue : c’est l’effet d’hétérosis. On obtient des variétés hybrides combinant les caractères intéressants de chacun de deux géniteurs.

D. Les outils du génie génétique au service de l’agriculture

Progressivement maitrisées au cours du XXème

siècle, les techniques de culture in vitro permettent

de régénère une plante entière à partir de quelques

cellules. On peut ainsi sélectionner des plantes

saines, les conserver dans très peu d’espaces et

dans des conditions maitrisées. Ces plantes

peuvent être modifiées par mutation (mutagenèse)

afin d’obtenir des plantes aux caractéristiques

nouvelles. Il est possible de priver ces cellules de

parois afin d’obtenir des protoplastes qui

fusionnées ensemble fourniront des hybrides entre

espèces différentes. Des techniques moléculaires

(enzymes de restriction, électrophorèse,

séquençage, marqueurs) sont utilisées pour

sélectionnées les plantes d’intérêt.

Aujourd’hui il est possible de transférer du matériel génétique d’une espèce à une autre : c’est la transgénèse. Les êtres vivants obtenus par transgénèse sont des OGM (organisme génétiquement modifiés)

III. Domestication et biodiversité

La biodiversité ou diversité biologique désigne la diversité du monde vivant au sein de la nature. Cette diversité

s’observe à tous les niveaux, tant dans la variabilité des individus que dans la diversité des espèces au sein d’un

écosystème, jusqu’à la diversité des écosystèmes à l’échelle de la planète. La domestication débute par une réduction

de la biodiversité : on ne garde que les plantes aptes à la culture. Cependant, la domestication s’est accompagnée chez

quelques espèces cultivées d’une diversification liée à la variabilité d’utilisation.

Pour chaque espèce cultivée, les critères de sélection ont pu varier selon les époques et les régions. Tout cela a contribué à la différenciation, au sein de chaque espèce cultivée, les populations les unes les autres. Ainsi se sont formées des milliers de variétés paysannes. Cette diversité a été utilisée et entretenue jusqu’en dans les années 50. Les changements de pratiques culturales entraînent une importante réduction de la diversité des espèces cultivées au profit de quelques variétés élites.

Bilan :

Pour relever les multiples défis de notre époque (énergétique, climatique, démographique..) l’humanité doit continuer à

créer de nouvelles plantes. Celles-ci devront répondre à de nouveaux besoins, être plus productives, permettre une

agriculture respectueuse de l’environnement, de la biodiversité et se révéler rentables économiquement. Cela pose le

problème du statut juridique des plantes cultivées et de leurs gènes, considérés par les uns comme un patrimoine à

gérer collectivement, par les autres comme des matières premières à valoriser grâce à des droits de propriété privée. La

sélection moderne :

Inconvénients Avantages

Complexe et couteuse très rapide (qq années)

Faible biodiversité sélection orientée vers un objectif précis

Forte dépendance vis à vis des énergies fossiles peut s’affranchir de la reproduction sexuée

Protégées par des droits de propriété intellectuelle Productive forte, très homogènes

La sélection exercée par l'Homme sur les plantes cultivées a souvent retenu (volontairement ou empiriquement) des

caractéristiques génétiques différentes de celles qui sont favorables pour les plantes sauvages.Une même espèce cultivée comporte souvent plusieurs variétés sélectionnées selon des critères différents ; c'est une forme de biodiversité. Les techniques de croisement permettent d'obtenir de nouvelles plantes qui n'existaient pas dans la nature (nouvelles variétés, hybrides, etc.).

Les techniques du génie génétique permettent d'agir directement sur le génome des plantes cultivées.