Selezione

La sélection végétale travaille constamment sur de nouvelles variétés avec des propriétés améliorées, afin de créer une base pour l’agriculture durable. Les plantes cultivées sont adaptées aux changements des conditions environnementales ainsi qu’aux besoins de l'agriculture et des consommatrices et consommateurs, afin de garantir le rendement et la qualité des produits à long terme.

Pendant des milliers d'années, les agriculteurs ont sélectionné les plantes les mieux adaptées aux conditions environnementales et ayant le rendement le plus élevé pour leur prochaine plantation. Depuis le 18ème siècle, la sélection végétale ciblée est pratiquée dans les institutions de sciences naturelles, notamment grâce aux découvertes de Charles Darwin (théorie de l’évolution) et de Gregor Mendel (principes de l’hérédité biologique). Une autre nouvelle connaissance importante pour la culture sélective des plantes est l’utilisation de l’effet d’hétérosis depuis le début du 20ème siècle. Cet effet consiste en le fait que les hybrides, la descendance de la première génération de deux lignées congéniques avec un génotype quasi-identique, est plus performante que la génération de leurs parents. Actuellement, de nombreuses importantes cultures utilisent principalement des hybrides (par ex., la culture de maïs, colza, riz et pour un bon nombre de légumes). Dans les années 1950, durant  la «Révolution verte», le rendement des cultures de plantes subit dès lors une forte augmentation, grâce aux développement des premières variétés à haut rendement et à l’avancée des méthodes de culture, en particulier l'utilisation d'engrais et de pesticides. Par exemple, pour le blé, le rendement en Suisse a presque triplé depuis le milieu du 20ème siècle.

Rendement du blé en Suisse de 1850 à 2011. Source: D. Fossati et C. Brabant, Agroscope. Illustration: Olivia Zwygart, SCNAT.
Rendement du blé en Suisse de 1850 à 2011. Source: D. Fossati et C. Brabant, Agroscope. Illustration: Olivia Zwygart, SCNAT.

A l’avenir, la sélection de nouvelles variétés faite dans des délais brefs sera probablement encore plus importante. Le changement climatique entraînant des modifications majeures dans les conditions environnementales mondiales, il sera capital, par exemple, de développer des variétés qui peuvent résister à la sécheresse et aux inondations. Le changement climatique associé à la mondialisation peut aussi accélérer de la propagation de maladies et de parasites des plantes.1 Ainsi, un des objectifs les plus importants de la sélection des plantes est l’obtention des variétés résistantes aux pathogènes et aux parasites. En outre, une utilisation plus efficace des éléments nutritifs est un autre objectif majeur de la sélection. Ces plantes plus efficaces et plus résistantes pourraient réduire le besoin de pesticides et d'engrais et aider à l’expansion d’une agriculture durable. Avec l’accroissement constant de la population mondiale, la production future doit aussi être augmentée. Selon les estimations de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), la production mondiale doit augmenter de 70% d'ici 2050, alors que la surface cultivable, quant à elle, n’augmentera probablement que d’environ 5%.2 C’est pourquoi nous avons besoin de variétés qui peuvent produire plus, dans des conditions difficiles et avec moins de ressources.

Une variété de maïs tolérante à la sécheresse sélectionnée par des méthodes conventionnelles en Afrique du Sud. Photo: John MacRobert / CIMMYT.
Une variété de maïs tolérante à la sécheresse sélectionnée par des méthodes conventionnelles en Afrique du Sud. Photo: John MacRobert / CIMMYT.

Sélection végétale moderne

La sélection végétale moderne des plantes peut être divisée en trois phases:

1. Genèse de diversité génétique
La diversité génétique est la condition préalable la plus importante pour l'amélioration sélective. Afin d’augmenter cette diversité, diverses techniques sont utilisées dont le génie génétique classique et des nouvelles méthodes basées sur le génie génétique.

2. Choix des lignées appropriées (sélection)
Une fois que la diversité génétique est présente commence un processus de sélection intensif qui va s’étendre sur plusieurs années. Dans la situation idéale, celui-ci conduit à une population végétale homogène (lignée congénique), dont les individus présentent tous le même patrimoine génétique et expriment la propriété souhaitée de manière stable et fiable.

3. Examen variétal agronomique
Les propriétés agronomiques et les interactions avec l'environnement des plantes sélectionnées sont testées pendant plusieurs années sur des sites différents avant d’être inscrites dans le Catalogue national des variétés et de pouvoir être cultivées.

Sélection avec et sans génie génétique

Autant dans la sélection conventionnelle que dans celle utilisant le génie génétique, le génome de la plante est recombiné afin de sélectionner les propriétés souhaitées. Ces deux méthodes diffèrent principalement dans leur précision et dans l’étendue de leurs modifications génétiques.

Sans génie génétique
Dans la sélection conventionnelle, des plantes de différents génomes sont croisées, engendrant une nouvelle génération de plantes dont le génome a été recombiné de manière aléatoire. La condition préalable est que les plantes puissent se croiser – c’est-à-dire, qu’elles soient sexuellement compatibles. Il existe un certain nombre de méthodes supplémentaires qui sont utilisées dans la sélection conventionnelle:

  • Le génome des plantes qui ne sont pas aptes à être croisées, peut dans certains cas être mélangé par la fusion de deux protoplastes (cellules sans paroi) ou d’un protoplaste avec un cytoplaste (cellule dépourvue de paroi et de noyau). En outre, les plantules issues de croisements incompatibles avec un développement peuvent être sauvées en les repiquant dans un milieu nutritifs avant qu'elles ne déperissent.
     
  • Le génome des plantes peut être modifié artificiellement en les soumettant à des rayons radioactifs (rayons gamma par example) ou de produits chimiques. Cette méthode est appelée mutagenèse. Elle augmente le nombre de modifications génétiques, qui peuvent conduire à de nouvelles propriétés.

Avec génie génétique

Les procédés en usage dans le génie génétique vert permettent également de modifier le génome d'une plante. En comparaison aux méthodes conventionnelles de sélection,  le génie génétique comporte trois différences détérminantes:

  • Le matériel génétique provenant de plantes ne pouvant pas être croisées, de micro-organismes ou d’animaux, de même que du matériel génétique synthétisé chimiquement, peut être transféré.
     
  • Les propriétés dont la base génétique a été identifiée, peuvent être transférées aux plantes cultivées de manière ciblée. En abrégeant en partie les longs processus de croisement et de choix, le génie génétique vert accélère la culture sélective pour certaines variétés.
     
  • Des gènes individuels du génome de la plante peuvent être spécifiquement modifiés et activés ou désactivés.

Afin de transporter du matériel génétique étranger dans des cellules végétales et de l’intégrer dans le génome de la plante cible, deux méthodes sont largement utilisées aujourd'hui:

  •  L'infection de cellules végétales avec la bactérie du sol Agrobacterium tumefaciens, qui a la capacité naturelle de pénétrer dans les cellules végétales endommagés et de transférer un fragment d'ADN dans le génome de plante.
     
  • L'introduction mécanique des particules revêtues d'ADN dans des cellules végétales en utilisant un "canon à ADN". Lors de la pénétration dans les parois cellulaires, l'ADN se détache des particules et peut être assimilé par le noyau où il sera incorporé dans le génome.

Les méthodes génétiques sont aussi sûres que les méthodes conventionnelles

En plus des modifications génétiques souhaitées, c.-à-d. celles qui sont à la base des nouvelles propriétés, il se peut que d'autres changements involontaires aient lieu dans le génome et dans le métabolisme de la plante pendant le processus de sélection. Une inquiétude courante est que les techniques de génie génétique engendreraient plus fréquemment, que les méthodes conventionnelles, ces modifications involontaires, augmentant les risques qui y sont associés. Cependant, de nombreuses études faites au cours des 20 dernières années contredisent cette appréhension: Les variétés génétiquement modifiées (GM) agrées précédemment montrent le même degré des changements involontaires dans le métabolisme ou dans la composition de la plante que les variétés conventionnelles.3 Par conséquent, les méthodes de sélection basée sur le génie génétique sont considérées comme étant autant sûres que les méthodes conventionnelles. Le risque de mutations involontaires est parfois même plus élevé dans certains procédés classiques tels que la mutagenèse que dans le génie génétique.4 Toutefois, l'utilisation depuis près de 100 ans de la mutagenèse montre que les changements involontaires ne conduit dans la pratique à aucuns problèmes graves; avant l'autorisation de la mise sur le marché d'une nouvelle variété, elle est largement testée et les changements indésirables ayant un impact négatif sont enlevés par sélection.

Probabilité relative de modifications involontaires pour les différentes méthodes de sélection selon des estimations d'experts. Reprinted by permission of Macmillan Publishers Ltd: Nature Biotechnology 31, 794-802, copyright 2013.
Probabilité relative de modifications involontaires pour les différentes méthodes de sélection selon des estimations d'experts. Reprinted by permission of Macmillan Publishers Ltd: Nature Biotechnology 31, 794-802, copyright 2013.

Des nouvelles méthodes de sélection

En plus des méthodes traditionnelles du génie génétique, il existe un nombre important de nouveaux procédés de sélection qui utilisent le génie génétique d’une nouvelle manière. Grâce à ces méthodes, des changements très précis dans le génome peuvent être faits, élargissant considérablement les possibilités de sélection des plantes, tout en raccourcissant le processus de sélection et en diminuant radicalement les changements involontaires. Certaines sont déjà utilisées, alors que l’on attend les applications pratiques prochaines pour les autres. Les plantes sélectionnées à l'aide de ces nouvelles méthodes sont difficilement classifiables en tant qu’« organismes génétiquement modifiés (OGM) » ou « non-OGM », rendant cette définition de plus en plus floue. Ceci représente notamment un défi majeur pour la réglementation, puisque les dispositions juridiques pour les OGM et non-OGM sont complètement différentes. Cette insécurité juridique a un impact négatif sur la recherche et le développement dans la sélection végétale; La Suisse et l’Europe risque de prendre du retard..
Pour ces raisons, de nombreux expertes et experts demandent un changement dans l'évaluation des risques et la réglementation. A l'avenir, la plante elle-même, ses propriétés et leurs interactions avec l'environnement devraient être au premier plan de l'évaluation d'une nouvelle variété et non son processus de sélection (avec ou sans génie génétique).5

> Plus d’information sur les nouvelles méthodes de sélection

Références

(1) EASAC (2014) Risk to plant health: EU priorities for tackling emerging plant pests and diseases. EASAC Policy Report 24. Lien 

(2) FAO (2009) How to feed the world in 2050. Executive summary oft the high-level expert forum held in Rome, 12-13 October 2009. Lien

(3) Herman R, Price WD (2013) Unintended compositional changes in genetically modified (GM) crops: 20 years of research. J. Agric. Food Chem. 61: 11695–11701. Lien

(4) DeFrancesco L (2013) How safe does transgenic food need to be? Nature Biotechnology 31(9):794-802. Lien

(5) Comité de direction du PNR 59 (2012) Utilité et risques de la dissémination des plantes génétiquement modifiées. Synthèse du Programme national de recherche 59. vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich. Lien

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