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

 Les biotechnologies vertes, nouvelles pistes pour l’agriculture

Méthodes de culture in vitro

Les multiples technologies de culture in vitro : culture de méristèmes, culture d'embryons, fusion de protoplastes, haplo-diploïdisation, multiplication in vitro, sauvetage d'embryons... sont basées sur une propriété propre au règne végétal : la totipotence des cellules végétales. C’est-à-dire la capacité d’une cellule prélevée sur un organe quelconque d'une plante  de régénérer un individu complet identique à la plante mère.

Mis à jour le 08/02/2013
Publié le 18/10/2012

Microboutures d'un clone de noyers hybrides en phase de multiplication. © JAY-ALLEMAND Christian
Microboutures d'un clone de noyers hybrides en phase de multiplication. © JAY-ALLEMAND Christian

La multiplication in vitro à l’origine de nombreuses productions végétales

Dans les années 50, des chercheurs de l’Inra ont montré que la culture de méristèmes permet d’obtenir des plantes indemnes de virus (travaux de Pierre Limasset, Pierre Cornuet, Georges Morel et Claude Martin). Cette technique a été appliquée à de nombreuses espèces à multiplication végétative ornementales (dahlia, orchidée…), maraîchères (pomme de terre…), fruitières (framboisier…) dont le développement était très affecté par les maladies virales. Aujourd’hui encore, la culture de méristèmes est la seule technique qui permet de maintenir des productions saines de canne à sucre, de manioc, d’igname ou de bananier dans les zones tropicales particulièrement sensibles aux épidémies.

De la culture de méristèmes, les chercheurs sont passés à la culture de microboutures, beaucoup plus rapide. C'est ainsi qu'est née la multiplication végétative in vitro, en France, à l'Inra. Depuis 1988, plus de 450 espèces peuvent être ainsi micro-propagées. L'une de ses dernières retombées, la greffe-bouture herbacée, mise au point sur la vigne et brevetée en 1986 (brevet Inra-Mumm Perrier-Jouët) est en cours d'application à diverses espèces fruitières (dont les agrumes), et ornementales (dont le mimosa et le rosier).

Une découverte historique basée sur la fusion de protoplastes

En 1994, l’Inra et Serasem inscrivent au catalogue français la première variété hybride : Synergy. La production d’hybrides permet d’obtenir des plantes plus productives pour de nombreux usages. Mais le colza étant une plante hermaphrodite, l’obtention d’hybrides à grande échelle n’a été possible que grâce à une innovation majeure : la production de lignées mâle-stériles, par introduction dans le colza d’une stérilité mâle présente chez le radis. Le transfert de ce caractère d’origine cytoplasmique s’est fait grâce à la technique de fusion de protoplastes. Les chercheurs de l’Inra ont ensuite isolé le gène de stérilité cytoplasmique, donnant lieu à l’un des brevets les plus exploités de l’Inra (brevet Ogu-Inra, 1990). Plus récemment, les chercheurs de l’Inra ont isolé un autre gène, qui restaure la fertilité. Le croisement d’une lignée mâle stérile et d’une lignée restauratrice de fertilité permet d’obtenir des hybrides fertiles,  qui donnent des graines, donc  de l’huile (brevet R2000, 2003).

Références :
- Gène de la stérilité male cytoplasmique :
Bonhomme S., Budar F., Lancelin D., Small I., Defrance M-C., Pelletier G. 1992. Sequence and transcript analysis of the Nco2.5 Ogura-specific fragment correlated with cytoplasmic male sterility in Brassica cybrids. Mol Gen Genet. Nov;235(2-3):340-8.

- Gène restaurateur de fertilité :
Desloire S., Gherbi H., Laloui W., Marhadour S., Clouet V., Cattolico L., Falentin C., Giancola S., Renard M., Budar F., Small I., Caboche M., Delourme R., Bendahmane A. 2003. Identification of the fertility restoration locus, Rfo, in radish, as a member of the pentatricopeptide-repeat protein family.  EMBO Rep. 4:588-594.

Un transfert réussi du labo à l’industrie : les « plantes à traire »

A Nancy, des chercheurs de l'unité mixte de recherche "Agronomie et environnement" INPL(ENSAIA)-Inra ont mis au point une technologie innovante de culture hors-sol, à mi-chemin entre la culture in vitro en réacteur et le champ. Elle repose sur la propriété de certaines plantes de sécréter des molécules d'intérêt par les racines. Les plantes sont cultivées en serre, dans des pots qui laissent sortir les racines et qui sont placés au-dessus d’un liquide nutritif : ainsi nourries, les racines, font plusieurs cycles de production successifs, permettant d’obtenir entre trois et huit récoltes par an sur une même plante, d’où le nom de « plantes à traire ».
Ce procédé, simple et économique, a permis en 2005 le développement d’une Start-Up : Plant Advanced Technologies.
Exemples de substances produites : alcaloïdes tropaniques d'intérêt pharmaceutique (hyoscyamine et scopolamine, neurosédatifs), taxol, furocoumarines, utilisées dans le traitement du psoriasis et de certains cancers, shikonine (colorant cosmétique).
La technologie des plantes à traire a été récompensée par quatre prix en 2005 :
- lauréat du concours d'entreprise du ministère de la Recherche (catégorie création)
- lauréat du concours Plug and Start (Région Champagne)
- lauréat du concours Tremplin-Entreprises 2005 du Sénat
- lauréat du concours Entreprendre en Lorraine.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie, Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon, Grand Est - Nancy