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Gros plan sur du petit matériel de laboratoire.. © Inra, BEAUCARDET William

 Les biotechnologies vertes, nouvelles pistes pour l’agriculture

Historique des biotechnologies à l’Inra et ailleurs

Les biotechnologies ont évolué avec la progression des connaissances en biologie (génie génétique, biochimie des protéines, enzymologie...) et avec la progression des techniques industrielles.

Mis à jour le 21/04/2016
Publié le 18/10/2012

Aperçu de la diversité des techniques d'étude du végétal et de leurs applications : techniques de culture in vitro et techniques moléculaires.. © inra, Patricia Perrot
Aperçu de la diversité des techniques d'étude du végétal et de leurs applications : techniques de culture in vitro et techniques moléculaires. © inra, Patricia Perrot

Deux étapes majeures ont marqué l’histoire de la biologie végétale :
- la progression de la génomique, à la base de technologies telles que la sélection par marqueurs, la transgénèse, la génétique d’association…
- la découverte de la totipotence des cellules végétales, à la base des multiples technologies de culture in vitro : culture de méristèmes, culture d'embryons, fusion de protoplastes, haplo-diploïdisation, multiplication in vitro, sauvetage d'embryons...

Bref historique de la mise au point de la multiplication végétative in vitro

- 1939 : Gautheret réalise une culture indéfinie de cambium.
- 1952 : Morel et Martin réalisent le premier assainissement par culture de méristème de dahlia.
- 1958 : Reinert et Stewart obtiennent les premiers embryons somatiques de carotte.
- 1960 : Morel réalise la première multiplication végétative in vitro de l’orchidée.
- En 1988, plus de 450 espèces pouvaient être micro-propagées.

Bref historique de la mutagénèse artificielle

- Découverte des radiations ionisantes au début du 20e siècle.
- 1927 : les altérations  (mutations) provoquées par les radiations sont héritables.
- Diversification des agents mutagènes : physiques (Rayons gama, Rayons X, Ultraviolets), chimiques (EMS...), variations induites par des cultures de cellules in vitro.  
-  Exploitation des mutants artificiels : 2 252 variétés recensées par la FAO/IAEA en 2000.

Exemples :

  • Pamplemousse, aspermie (1970),  couleur rouge de la pulpe (1984)
  • Riz, qualité du grain (1970)            
  • Tournesol riche en acide oléique (1976) (toutes les variétés riches en acide oléique inscrites en France et aux USA)
  • Cerisier, autofertilité (1985)          
  • Forsythia, port compact (1985)
  • Œillet, variations de couleur
  • Colza riche en acide oléique et colza à teneur réduite en acide linolénique
  • Orge à brasserie, semi-nanisme (plus de 150 variétés)

Quelques applications de la fusion de protoplastes 

- Création de nouvelles espèces :

  • 1978, la tomate
  • 2002, porte-greffes de Citrus : Poncirus trifoliata x Citrus reticulata.

- Introgression de caractères par fusion asymétrique :

  • Résistance au virus de l’enroulement introduite dans la pomme de terre à partir de S. brevidens
  • Résistance au mildiou à partir de S. bulbocastanum.

- Manipulation des caractères cytoplasmiques (cybrides) :
Création de géniteurs pour la production de variétés hybrides chez les Brassica, le riz et l’endive.

Evolution des méthodes et techniques de la sélection depuis 200 ans

- Sélection de descendances homogènes, qui remplace la sélection massale (mélange de différents génotypes pratiqué dès l’origine de l’agriculture) (1850)
- Hybridation entre lignées ou espèces et la sélection dans la descendance (1880)
- Doublement chromosomique à la colchicine, mutagénèse  (1935)
- Méthodes biométriques (1950)
- Cytogénétique : identification et accès aux chromosomes (1950)
- Culture in vitro, haploïdie, hybridation cellulaire, multiplication végétative, éradication des viroses (1950-1980)
- Identification de marqueurs moléculaires des caractères (1980)
- Transgénèse (1984)
- Identification des gènes, de leurs séquences et de leurs fonctions (génomique) (depuis 1990)
- Sélection de mutants avec modification précise du gène cible (Tilling) (2000)
- Génétique d’association (2010)

Les méthodes génétiques de l’amélioration des plantes

Un panorama en images de l'évolution des méthodes et techniques de la  sélection depuis 200 ans par Georges Pelletier (1), mai 2007.

Exposé Pelletier méthodes d amélioration des

(1) Directeur de recherche Inra, Station de Génétique et d ’Amélioration des Plantes, Versailles.