Thème : Enjeux Planétaires Contemporains

Chapitre : La plante domestiquée

Problème : Comment l’Homme intervient il sur sur les caractéristiques génétiques des plantes cultivées et donc sur la biodiversité végétale?

I. L’origine des plantes cultivées

1. Les ancêtres des plantes cultivées : les plantes sauvages

Carotte sauvage

Coloration à la phloroglicine→mise en évidence de la lignine

Résultats de la chromatographie à gauche carotte orange à droite

carotte sauvage

Document 2 : (Western Blot) Présence de l'enzyme PSY chez différentes

carottes

QAL : carotte blanche sauvage, KUT : carotte blanche cultivée, CRC et NAN : carotte orange cultivée

Document : Voie de biosynthèse des principaux caroténoïdes (simplifiée)

Le métabolisme

Document 3 : Taux d’expression des gènes codant les enzymes PSY1 et PSY2

Il existe deux gènes codant l’enzyme PSY : le gène PSY1 et le gène PSY2. Le gène PSY1 est sur la paire de chromosome n°3 de la carotte, le gène PSY2 sur la paire de chromosomes n°8. Les graphiques ci-dessous indiquent le taux de transcription et donc d’expression des deux gènes dans les cellules des différentes carottes étudiées.

QAL : carotte blanche sauvage, KUT : carotte blanche cultivée, CRC et NAN : carotte orange cultivée

Document 4 : L’importance des carotènes dans l'alimentation humaineL'organisme peut transformer en vitamine A certains caroténoïdes provenant des végétaux. Parmi eux, le bêta-carotène est de loin la provitamine A la plus importante.La vitamine A est un nutriment essentiel au maintien de la santé oculaire. Une carence en vitamine A entraîne une maladie oculaire et peut conduire à la cécité. En fait, le déficit en vitamine A est la plus grande cause évitable de cécité infantile. Les personnes les plus touchées sont les enfants âgés de 6 mois à 6 ans, les femmes enceintes et allaitantes.Une carence en vitamines A est la raison pour laquelle 350 000 enfants perdent la vue chaque année. Environ 140 millions d'enfants originaires de 118 pays différents font des carences en vitamines A. 1/4 des décès infantiles et 30 % des cas de cécité dans le monde sont causés par une carence en vitamines A.

Fondation Provisu

2. Le syndrome de domestication

Blés cultivés / Blés sauvages

Le syndrome de domestication

Epi de téosinte et de maïs

II. Les techniques d’amélioration des plantes cultivées

1. Une méthode empirique : la sélection massale ou phénotypique

a. La sélection massale

Les populations de la plante sauvage devaient présenter une diversité phénotypique due à l’existence d’allèles différents pour certains gènes.

Parmi cette diversité naturelle, l’Homme a favorisé la reproduction de ceux qui présentaient les caractères qu’il recherchait. Il a récolté puis semé les graines des plantes les plus intéressantes. Quand ces caractères étaient héréditaires, leur fréquence a ainsi augmenté d’une génération à la suivante. C’est la sélection massale (ou sélection phénotypique). On la qualifie d’empirique car elle s’appuie sur l’observation, sans connaissance scientifiques.

La sélection massale peut être volontaire (ex : sélection selon la taille des grains de blé) ou involontaire (ex : sélection des plants de blé au rachis solide car ce sont les seuls permettant la récolte des grains).

Par la sélection massale, les plantes domestiques se sont donc peu à peu éloignées génétiquement de leur ancêtre sauvage. L’Homme a ainsi exercé une pression de sélection.

b. Une forme particulière de biodiversité

Biodiversité des variétés paysannes

Les étapes de la domestication

2. Les croisements : lignées pures et hybrides

De nouveaux défis pour l’agriculture

3. Les techniques du génie génétique

a. La transgénèse et les OGM

L’OGM Maïs Bt(→ insecticide contre la

Pyrale du maïs)

L’OGM Colza Roundup Ready

L’OGM Golden rice (→ production de béta carotène)

Les étapes d’une transgénèse

identification et isolement du gène d’intérêt

insertion dans un plasmide qui sera intégré dans une bactérie

infection de cellules végétales par la bactérie qui transfère alors son

plasmide.

sélection des cellules ayant bien intégré le plasmide dans leur génome

grâce à un autre gène (résistance à un antibiotique)

régénération des plantes transformées.

Transfert par AgrobactériumTumefasciens

Transfert du gène d’intérêt + d’un gène de résistance à un antibiotique dans la plante

Par la bactérie AgrobacteriumTumefasciens

Transfert direct par des produits chimiques, canon à ADN, un champs électrique….

b. La culture in vitro

Culture in vitro

La culture in vitro

III. Les enjeux contemporains de la domestication des plantes : les semences et les OGM

1. L’évolution de la biodiversité végétale et la conservation des ressources génétiques

La diversité génétique

• http://www.lemonde.fr/sciences/video/2014/07/13/les-ogm-et-la-panne-de-la-biodiversite-agricole_4456266_1650684.html#xtor=AL-32280270

• À partie de 10min40

Correction exercice p.270,271

Les variétés modernes sont en général plus performantes que les variétés plus anciennes. Cependant, les variétés paysannes possèdentdes qualités que les variétés modernes peuvent avoir perdu. Il est donc essentiel de conserver la diversite génétique des plantes cultivées.

La diversité génétique

• 19ème s : variétés de pays, paysans, forte diversité génétique• Sélection moderne : variété élite = lignées pures homogènes

remplace les variétés paysannes : augmentation du nb de variétés mais très faible diversité génétique

• Ca pose pb : pourquoi????

La grande famine d’Irlande 1845-1851

La grande famine d’Irlande 1845-1851

• 1 million de morts• Politique agricole britannique : la pomme de

terre• Pdt = nourriture des paysans irlandais• Apparition Mildiou → chute de 50% de la

production• Problème de la pauvreté génétique• Or diversité génétique = un atout majeur =

variétés paysannes• Mieux adaptés aux aléas climatiques, plus

respectueuses de l’enviro (limiter les intrants), santé, moins d’eau

Banques de conservation des semences

ex : IRRIZ (riz, Philippines)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Famine_irlandaise_de_la_pomme_de_terre

Variété paysanne = variété sélectionnée par les agriculteurs, plante issue d’une sélection massale

Variété élite = variété issue des méthodes de sélection les plus modernes

2. Problèmes éthiques, environnementaux et de santé publique liés aux OGM

Débat sur les OGM