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Des fruits à cuticule plus fine pour l’industrie de la transformation alimentaire

Les tissus de surface des fruits, dont la cuticule, forment l'interface entre le fruit et son environnement. Pour les fruits dédiés au marché de la transformation, la robustesse de la cuticule n'est pas nécessaire. Un procédé innovant de l'Inra modifie la polymérisation de la cutine de plantes et de fruits, de façon à produire des tomates et autres cultures commercialement importantes, ayant une cuticule plus fine autour du fruit.

Le niveau de dépendance aux pollinisateurs varie selon les cultures, 5 niveaux étant retenus: Essentielle, Importante, Modeste, Faible, Nulle. La production de tomate présente un niveau de dépendance
Par Francke Le Guerhier - Inra Transfert
Mis à jour le 17/01/2013
Publié le 15/11/2012

Contexte

Les tissus de surface des fruits, dont la cuticule, forment l'interface entre le fruit et son environnement. La cuticule joue un rôle important dans le développement des plantes et la protection contre l'environnement biotique et abiotique. Toutefois, pour les fruits cultivés dans les conditions protégées des serres, et plus particulièrement pour ceux dédiés au marché de la transformation, la robustesse de la cuticule n'est pas nécessaire. Une cuticule plus fine pourrait même faciliter la transformation des fruits et réduire les coûts des produits à base de pâte ou de purée de fruits.

L'activité de l’industrie de la transformation de la tomate est à la hausse au cours de la dernière décennie grâce à l’attrait partagé à travers le monde pour les gastronomies latines. Malgré la concurrence des pays producteurs de tomates, les prix devraient encore augmenter significativement en Europe et en Chine.

La cuticule est un assemblage hydrophobe complexe caractérisé par un biopolymère, la cutine, recouvert par des cires. La cutine est un polyester de glycérol et d'acides gras C16 ou C18 qui contribue à la résistance mécanique de la cuticule. Les voies de synthèse des monomères de cutine dans les couches de l'épiderme et la sécrétion dans la matrice extracellulaire du fruit sont des processus bien documentés. Cependant, les mécanismes régulant la polymérisation de la cutine sont encore incertains. Parmi les enzymes identifiés comme pouvant jouer un rôle dans la polymérisation de la cutine, on note les hydrolases lipases de la famille GDSL, mais aucun résultat direct reliant ces protéines à la construction de barrières cuticulaires n’a été rapporté jusqu'à présent.

Description de l’innovation et applications industrielles

Une équipe de recherche dirigée par le Dr. Christophe Rothan au sein de l’UMR 1332 « Biologie du Fruit et Pathologie » a obtenu une séquence d'ADNc de GDSL1 à partir de cuticules de tomate (Solanum lycopersicum var) et caractérisé l'expression de 3 séquences GDSL (y compris GDSL1) dans les différentes étapes du développement de la plante et plus particulièrement le développement du fruit. GDSL1 est exprimée dans l’exocarpe du fruit en développement, GDSL2 dans la plupart des tissus du fruit mais aux stades précoces du développement, alors que l’expression de GDSL3 est restreinte aux semences. Les chercheurs ont démontré que l’inactivation de la protéine correspondante à GDSL1 entraîne une modification importante dans la formation de la cutine et à une augmentation de la perméabilité de la cuticule des fruits, montrant pour la première fois le lien entre des protéines GDSL et la construction des barrières cuticulaires. Ils ont également obtenu des variants alléliques de GDSL1 qui présentent des phénotypes similaires par criblage de la variabilité induite chez la tomate pour des génotypes présentant une brillance du fruit.

Cette innovation concerne un procédé pour modifier la polymérisation de la cutine de plantes et de fruits afin de produire, pour les besoins de l'industrie de transformation, des tomates et autres cultures commercialement importantes ayant une cuticule plus fine autour du fruit grâce à l’inactivation des gènes de type GDSL, et plus particulièrement de GDSL1, au cours du développement du fruit. Cette technologie fournit aux obtenteurs de nouveaux outils pour le croisement et la sélection, ainsi que des stratégies pour l’amélioration variétale par des approches transgéniques et de mutagénèse :

  • Des méthodes de diagnostic pour la sélection de plantes avec un allèle de GDSL1 et/ou d'autres gènes de GDSL ayant une mutation aboutissant à l'inhibition totale ou partielle de l'expression et/ou l'activité desdites lipases,
  • L'introgression de GDSL1 et/ou d’autres allèles mutants de GDSL dans des variétés élites choisies, à savoir les variétés qui ont un potentiel agronomique et commercial important,
  • La régulation négative de la GDSL1 endogène dans une plante transgénique,
  • La création de plantes transgéniques ayant une épaisseur de cuticule réduite en raison de l'inhibition de lipase(s) GDSL.
  • La production de variants alléliques de GDSL ayant une épaisseur de cuticule réduite / apparence brillante par le criblage de la variabilité génétique induite par TILLING, lesquels peuvent être utilisés pour l’introgression de GDSL1 et/ou d’autres allèles mutants dans des variétés élites choisies.

Cette technologie cible l'industrie de la sélection variétale pour la création de nouvelles variétés de plantes et plus particulièrement pour la production de fruits (tomate) avec une cuticule mince et un aspect brillant destinés à l'industrie de transformation ou au marché du frais.

Propriété intellectuelle et transfert technologique

Ces résultats ont été protégés par la famille de brevets WO2011/076794 déposée par l’INRA, étendue en Europe, aux USA et en Israël, et intitulée « ISOLATED PLANT GDSL LIPASE ».

L’INRA recherche un partenaire industriel pour poursuivre le développement de sa technologie.

INRA Transfert, filiale de valorisation de l'INRA, est en charge du transfert de technologie de cette innovation via des licences pour des applications commerciales dans l'industrie de la sélection variétale.

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

  • Christophe ROTHAN UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie
Chargée de valorisation :
Claire NODET (01 42 75 93 44)

Référence :

  • Girard AL, Mounet F, Lemaire-Chamley M, Gaillard C, Elmorjani K, Vivancos J, Runavot JL, Quemener B, Petit J, Germain V, Rothan C, Marion D, Bakan B. Tomato GDSL1 is required for cutin deposition in the fruit cuticle. Plant Cell. 2012 Jul; 24(7):3119-34. doi: 10.1105/tpc.112.101055. Epub 2012 Jul 17.