La domestication des plantes

Les pratiques culturales (par exemple pour la production de graines) constituent un enjeu majeur pour nourrir l’humanité.

La sélection (empirique ou programmée) exercée par l’être humain sur les plantes cultivées au cours des siècles a retenu des caractéristiques différentes de celles qui étaient favorables à leurs ancêtres sauvages. Cette sélection s’est opérée au cours de l’établissement d’une relation mutualiste entre plantes et êtres humains.

Aujourd’hui, de nombreuses techniques favorisent la création de plus en plus rapide de nouvelles variétés végétales (par hybridation, par utilisation des biotechnologies…). La production de semences commerciales est devenue une activité spécialisée.

Une espèce cultivée présente souvent de nombreuses variétés (forme de biodiversité). Cette diversité résulte de mutations dans des gènes particuliers. L’étude des génomes montre un appauvrissement global de la diversité allélique lors de la domestication. La perte de certaines caractéristiques des plantes sauvages (comme des défenses chimiques ou des capacités de dissémination) et l’extension de leur culture favorisent le développement des maladies infectieuses végétales. Ces fragilités doivent être compensées par des pratiques culturales spécifiques. L’exploitation des ressources génétiques (historiques ou sauvages si elles existent) permet d’envisager de nouvelles méthodes de cultures (réduction de l’usage des intrants, limitation des ravageurs par lutte biologique).

La domestication des plantes, menée dans différentes régions du monde, a eu des conséquences importantes dans l’histoire des populations humaines. Elle a contribué à la sélection de caractères génétiques humains spécifiques.

À venir

À venir

Chapitre - La domestication des plantes

I – Les caractéristiques des plantes domestiquées

A – Des phénotypes adaptés à l’usage humain

Les plantes cultivées se distinguent des plantes sauvages par des phénotypes favorables à leur utilisation par les êtres humains :

• rendement des parties récoltées élevé ;

• port facilitant la culture et la récolte ;

• non dispersion des parties récoltées ;

• mécanismes de défense diminués (exemple : teneur en toxine, épine, cuticule épaisse).

B – Le « syndrome de domestication »

Certains auteurs parlent de « syndrome de domestication », auquel on peut ajouter les caractéristiques suivantes : précocité, diminution ou perte de dormance des graines, grande diversité des parties consommées (diversité variétale).

C – Conséquences évolutives de la domestication

Ces traits caractéristiques, liés à des allèles (ou haplotypes) provenant de mutations, mettent les plantes en position de dépendance vis-à-vis de l’espèce humaine pour leur dispersion et en position de faiblesse vis-à-vis des phytophages et des éventuels compétiteurs dans un écosystème (les plantes domestiquées ont une faible valeur sélective dans un écosystème, elles sont rarement invasives).

II – La maîtrise de la reproduction permet d’obtenir des semences de nouvelles variétés

A – La sélection massale : les débuts de la domestication

Avant le développement des connaissances sur la reproduction des végétaux et les modalités de la transmission des caractères, la sélection artificielle menée par les premiers agriculteurs reposait principalement sur l’utilisation des semences issues des individus ayant des phénotypes intéressants (pas de suivi généalogique).

Ce processus (sélection massale) a permis la domestication des plantes cultivées, mais les progrès apportés par cette méthode sont très lents et conduisent à des semences de variétés paysannes relativement hétérogènes.

B – Les variétés homogènes et la maîtrise de la reproduction

La prise en compte des modalités de reproduction et de l’hérédité des caractères a permis la création d’une multitude de semences de variétés homogènes constituées d’individus génétiquement identiques.

C – Lignées pures et hybrides F1

Les variétés lignées (obtenues par autofécondation) sont constituées d’individus homozygotes pour l’essentiel de leur locus et donc stables (peu de variation génotypique au cours des générations).

Les variétés hybrides de type F1 sont des créations rapides (il faut toutefois avoir réalisé de nombreux tests…) mais ne sont pas stables (culture constituée d’individus hétérozygotes).

D – L’introgression : stabiliser les nouveaux caractères

La fixation d’un allèle particulier après hybridation (introgression) nécessite une maîtrise de la reproduction par rétrocroisement et un suivi sur une dizaine de générations pour arriver à une nouvelle variété homogène et stable.

III – Les biotechnologies facilitent l’introduction de nouveaux caractères

A – Les nouvelles techniques d’amélioration des plantes

Les biotechnologies développées au cours du 20ᵉ siècle, et toujours en perfectionnement, permettent d’obtenir de nouvelles variétés de plantes cultivées par des processus réalisés à l’échelle du génome : le transfert de gènes entre espèces différentes, la transgénèse, la création de nouveaux allèles, l’édition génomique.

B – Un outil d’accélération de la sélection

De manière générale, les biotechnologies permettent une accélération de l’acquisition de nouveaux caractères pour obtenir de nouvelles variétés.

IV – Nourrir l’humanité, limiter l’impact environnemental

A – Les enjeux agricoles mondiaux

Les enjeux des productions végétales sont énormes : nourrir une population humaine grandissante et limiter leur impact environnemental.

Les processus de sélection récents ont amélioré les rendements et permis une augmentation régulière de la production agricole au cours des 60 dernières années.

B – Les limites de la sélection intensive

Les variétés de plantes cultivées actuelles, issues d’un long processus de sélection, ont une faible diversité allélique qui les rend souvent moins efficaces que leurs ancêtres pour les traits non sélectionnés au cours du processus d’amélioration (résistance à des maladies non endémiques, mise en place de relations mutualistes non identifiées à l’époque…).

Ceci leur confère une fragilité vis-à-vis des aléas et nécessite une compensation par des pratiques culturales parfois dommageables pour l’environnement et la santé humaines (utilisation massive d’engrais et de pesticides).

C – Les pistes d’amélioration durable

Ces faiblesses peuvent être rectifiées par l’exploitation des ressources génétiques et les techniques de sélection (introgression à partir de cousins sauvages, variétés anciennes, voire transgénèse ; retour vers des variétés paysannes).

V – Les relations êtres humains – plantes domestiquées : mutualisme et coévolution

A – Une relation mutualiste

La relation unissant les êtres humains aux plantes cultivées est comparable à un mutualisme, chacun participant à améliorer les chances de survie et les capacités de reproduction de l’autre.

B – Une coévolution entre les plantes et les sociétés humaines

Cette relation au cours du temps a engendré l’évolution du patrimoine génétique des protagonistes.

Des populations humaines ont sélectionné chez les plantes cultivées les génotypes leur étant favorables (domestication) et l’environnement a sélectionné chez les populations humaines les génotypes les mieux adaptés à l’introduction de ces plantes cultivées dans leur régime alimentaire.

Il s’agit d’une coévolution.

C – Un processus toujours en cours

La domestication des plantes, processus débuté il y a 10 000 ans, se poursuit aujourd’hui au travers de la création de nouvelles variétés toujours plus favorables à la consommation, le plus souvent au détriment de leur diversité génétique et de leur capacité à résister aux aléas environnementaux.

D – Enjeux contemporains et éthiques

La production de semences est devenue un secteur de technologie de pointe où les enjeux sont considérables.

Les choix des semences cultivées conditionnent en partie notre capacité à nourrir les êtres humains et à préserver notre environnement.

Chapitre - La domestication des plantes

I – Caractéristiques des plantes domestiquées

A – Phénotypes adaptés à l’usage humain

• Rendement élevé des parties récoltées.

• Port facilitant culture/récolte.

• Non-dispersion des graines.

• Défenses réduites (toxines, épines, cuticule…).

B – Syndrome de domestication

• Traits communs : précocité, perte de dormance, diversité des parties consommées.

• Forte diversité variétale.

C – Conséquences évolutives

• Allèles issus de mutations → dépendance à l’Homme.

• Faible résistance naturelle (phytophages, compétiteurs).

• Faible valeur sélective → rarement invasives.

II – Maîtrise de la reproduction et création de variétés

A – Sélection massale (domestication ancienne)

• Sélection des plantes aux phénotypes intéressants (sans suivi génétique).

• Méthode lente → variétés paysannes hétérogènes.

B – Reproduction maîtrisée

• Connaissance de la reproduction et hérédité → création de variétés homogènes (individus identiques).

• Lignées pures : autofécondation → homozygotes, stables.

• Hybrides F1 : croisement contrôlé → hétérozygotes, non stables.

D – Introgression (rétrocroisement)

• Fixation d’un allèle particulier après hybridation (introgression).

• Nécessite des rétrocroisements et un suivi sur une dizaine de générations.

• Obtention d'une nouvelle variété homogène et stable.

III – Biotechnologies et nouveaux caractères

A – Nouvelles techniques

• OGM : Transfert de gènes, transgénèse, édition du génome, création d’allèles.

• Action directe au niveau du génome.

B – Accélération de la sélection

• Introduction rapide de nouveaux caractères.

• Gain de temps → nouvelles variétés plus performantes.

IV – Nourrir l’humanité et limiter l’impact environnemental

A – Enjeux agricoles

• Objectifs : nourrir plus d’humains et réduire l’impact environnemental.

• Sélection → hausse des rendements agricoles (depuis 60 ans).

B – Limites de la sélection intensive

• Faible diversité allélique → fragilité aux maladies / aléas.

• Dépendance aux engrais et pesticides.

• Risques pour environnement et santé.

C – Amélioration durable

• Exploiter ressources génétiques sauvages (variétés anciennes).

• Retour possible à des variétés paysannes plus résilientes.

V – Relations Hommes / plantes : mutualisme et coévolution

A – Mutualisme

Relation bénéfique :

→ L’Homme assure la survie et la reproduction des plantes.

→ Les plantes assurent la subsistance de l’Homme.

B – Coévolution

• Sélection réciproque entre humains et plantes.

• L’Homme modifie les plantes (domestication).

• Les plantes influencent l’évolution humaine (alimentation).

C – Processus continu

• Domestication = processus encore en cours (depuis 10 000 ans).

• Création de nouvelles variétés → souvent au détriment de la diversité génétique.

D – Enjeux contemporains et éthiques

• Production de semences = secteur technologique stratégique.

• Enjeu : nourrir la population tout en préservant l’environnement.

• Sélectionneur·se végétal·e (Bac+5 minimum, ingénieur agronome ou master en biologie végétale) : il conçoit de nouvelles variétés de plantes cultivées présentant des caractéristiques améliorées (rendement, résistance, qualité nutritionnelle, adaptation au climat). En combinant sélection traditionnelle, hybridation et biotechnologies (introgression, édition génomique, transgénèse), il participe à nourrir durablement la population tout en réduisant l’impact environnemental de l’agriculture.

• Chercheur·e en génétique végétale et biotechnologies (Bac+8 minimum) : il étudie l’évolution et le fonctionnement des génomes des plantes domestiquées afin d’identifier les gènes responsables de traits d’intérêt agronomique (résistance, croissance, tolérance au stress). En laboratoire, il utilise des outils modernes comme le séquençage, le marquage moléculaire ou CRISPR-Cas9 pour créer ou analyser des variétés plus performantes et plus résilientes.

• Conseiller·ère en agriculture durable / ingénieur·e agronome en agroécologie (Bac+5 minimum) : il accompagne les exploitations agricoles vers des pratiques plus respectueuses de la biodiversité et du sol, tout en maintenant des rendements suffisants. Il promeut l’utilisation de variétés locales, la diversification génétique, la réduction des intrants chimiques et le recours à des plantes mieux adaptées aux conditions climatiques actuelles et futures.

Quiz de révision

• Les plantes domestiquées peuvent-elles encore évoluer seules, sans intervention humaine ?

• La domestication rend-elle les plantes moins “vivantes” au sens évolutif du terme ?

• Faut-il revenir aux variétés paysannes pour rendre l’agriculture plus durable ?

• L’introgression et la transgénèse sont-elles des outils compatibles avec une agriculture durable ?

• L’agriculture moderne peut-elle être à la fois productive et écologique ?