• Réduire le texte

    Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte

    Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte

    Augmenter le texte
  • Imprimer

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

 Les biotechnologies vertes, nouvelles pistes pour l’agriculture

La génétique d’association et la sélection par marqueurs

L’objectif du sélectionneur est de rassembler dans une plante d’une espèce donnée, le maximum de caractères favorables -propriétés agronomiques et qualité du produit destiné à l’alimentation ou à l’agro-industrie. Pour cela, il faut connaître le ou les gènes qui gouvernent chaque caractère, puis le transmettre par croisement aux variétés d’intérêt agronomique. La génétique d’association permet d’accéder à ces caractères complexes sans avoir besoin de séquencer tous les gènes impliqués.

Mis à jour le 31/01/2013
Publié le 18/10/2012

Plateforme de phénotypage de Montpellier PhénoArch.. © inra, Vincent Oury
Plateforme de phénotypage de Montpellier PhénoArch. © inra, Vincent Oury

La génétique d’association, pour accéder aux caractères complexes

 Certains caractères à fort enjeu agronomique, comme la résistance à la sécheresse,  la température ou la valorisation de l’azote du sol, sont complexes et sont gouvernés par plusieurs gènes à effet partiel appelés QTL (Quantitative Trait Loci).

La génétique d’association est une méthodologie récente qui permet d’accéder à ces caractères complexes, sans avoir besoin de séquencer tous les gènes impliqués. Elle permet aussi de tester un grand nombre de génotypes et d’explorer ainsi un large spectre de diversité génétique. Elle consiste à « associer » statistiquement les variations des caractères (phénotype) aux variations du génome. Pour ce faire, il faut réunir plusieurs conditions : disposer d’un grand nombre d’individus représentant au mieux la diversité naturelle et disposer de méthodes de phénotypage et de génotypage à haut débit. Des plateformes de phénotypage automatiques capables d’analyser en peu de temps des milliers d’individus ont été développées à l’Inra de Montpellier. Quant au génotypage, l’innovation réside dans la création de puces, simples petites plaques de verre, mais qui comportent des milliers de marqueurs de polymorphisme permettant de repérer les variations du génome. Ces puces sont en cours de développement sur un nombre croissant d’espèces végétales.

Les plateformes de phénotypage à haut débit

A l'Inra de Montpellier, les chercheurs disposent depuis 2012 d’une plateforme unique en France (voir la vidéo).

Elle permet l’analyse quantitative simultanée du comportement de 1 650 plantes, cultivées dans une serre, pour en dégager les caractéristiques les plus intéressantes afin de sélectionner et d’améliorer des espèces d’intérêt agronomique. Cette opération a pu être réalisée grâce à un financement exceptionnel de l’Inra, au soutien du Conseil régional Languedoc-Roussillon et de partenaires (CNRS, Cirad, Université Montpellier 2 et Montpellier SupAgro).

Le 6 juillet 2012, l’Institut a inauguré une deuxième plateforme de phénotypage à haut débit, à Dijon, qui ajoute une originalité : l’analyse des relations plantes-microorganismes, un déterminant majeur pour adapter les variétés à des systèmes de culture innovants plus économes en intrants.

Pour mieux exploiter la diversité naturelle

Dans quelques années, les scientifiques espèrent être en mesure d’indiquer les combinaisons d’allèles (versions de gènes différant par leur séquence) qu’il convient d’associer pour améliorer la tolérance à la sécheresse. Les sélectionneurs pourront alors prendre le relais pour réaliser ces assemblages dans de nouvelles variétés.

« La génétique d’association permet une approche plus intégrative du génome, car elle met en évidence toutes les régions génomiques impliquées dans un caractère, sans a priori sur une fonction donnée », indique Alain Charcosset.

Selon Etienne Hainzelin, conseiller du PDG du CIRAD, « la génétique d’association permet d’explorer la diversité génétique et de trouver des génotypes adaptés aux contraintes du milieu (sécheresse, pathogènes). C’est la démarche inverse de celle qui consiste à uniformiser le milieu (par irrigation, fumure, pesticides) et à utiliser des variétés « high tech », mais fragiles, dont la culture à large échelle restreint la base génétique des cultures ».

La sélection par marqueurs, pour gagner du temps dans les croisements

A côté de la toute récente génétique d'association, l'utilisation des marqueurs en sélection est une méthode classique, universellement employée. Les marqueurs servent à repérer les gènes qui confèrent des caractères agronomiques intéressants, même si l’on ne connaît pas les gènes eux-mêmes. Au fil des croisements successifs, il suffit de chercher la présence des marqueurs pour trier les descendants qui ont conservé les gènes intéressants, sans avoir besoin de les tester au champ. Cette technologie est maintenant généralisée dans les méthodes de sélection.

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

Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Montpellier

Point de vue

La sélection des plantes, de l’histoire ancienne

 Il n’existe pas d’espèce cultivée qui n’ait été modifiée par l’homme depuis sa domestication. Alors que pendant des millénaires, la transformation des plantes sauvages en plantes cultivées s’est réalisée par la lente sélection des mutations spontanées, l’amélioration raisonnée des variétés végétales a commencé il y a deux siècles environ, après la découverte des lois de l’hérédité par le moine tchèque Mendel à Brno. La sélection des plantes est l’un des fondements de la civilisation humaine. Par exemple : la domestication du maïs, deuxième production agricole mondiale, est un long processus de transformation de la téosinte, cultivée au Mexique il y a 7 500 ans. La téosinte est du reste tellement différente du maïs actuel que seules des études récentes de biologie moléculaire ont pu l’établir comme ancêtre du maïs.