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La sélection phénomique : une voie d’avenir en sélection ?

La sélection génomique a permis d’améliorer les schémas de sélection de nombreuses espèces ; la matrice de génotypage servant alors de base pour la prédiction des performances des nouveaux individus. Moins coûteuse et aussi efficace, la sélection phénomique, basée sur la spectroscopie proche infra-rouge, pourrait offrir une alternative de sélection à bas coût pour de nombreuses espèces.

La sélection phénomique : une voie d’avenir en sélection ?. © Inra
Mis à jour le 22/05/2019
Publié le 18/04/2019

Principe de la sélection phénomique

La sélection phénomique est une nouvelle technique de sélection variétale basée sur des prédictions indirectes. Le principe est similaire à celui de la sélection génomique mais les variétés sont caractérisées par de la spectroscopie proche infrarouge à la place du génotypage. Les recherches récentes ont en effet démontré que d’autres sources de variations moléculaires, telles que celles résultant de la transcription ou de métabolites, pouvaient être utiles pour prédire avec précision des caractères complexes. Obtenues par une approche à haut-débit, la spectroscopie dans le proche infrarouge, ces données capturent de l’information génétique et permettent donc d’estimer les similarités entre les individus et, par conséquent, de faire des prédictions sur le profil génétique de nouvelles variétés. La technique s’appuie sur la mesure de la réflectance à différentes longueurs d’ondes sur le tissu étudié (composition en métabolites, protéines…). Cette réflectance est principalement liée aux vibrations des liaisons chimiques des molécules qui composent le tissu.

Approche éprouvée sur 2 espèces d’intérêt économique : blé et peuplier

Le principe consiste à calibrer une formule de prédiction sur du matériel de référence phénotypé, puis de prédire les performances des nouveaux candidats. Appliquée sur divers tissus (grains, feuilles, bois) pour deux espèces, le blé tendre (Triticum aestivum L.) et le peuplier (Populus nigra L.), la méthode a démontré une aussi bonne fiabilité que celle des marqueurs moléculaires, pour prédire les caractéristiques de développement, de tolérance aux maladies et de productivité des nouvelles variétés. La formule de prédiction pour le blé a été étalonnée sur un panel de 228 variétés élites européennes, la plupart ayant été commercialisées depuis 2000. Pour le peuplier, la base de recherche s’est faite sur une population d’association de 1160 génotypes clonés représentatifs de l’aire de répartition naturelle de l’espèce en Europe occidentale.  Pour ces deux espèces, la sélection phénomique a démontré de bonnes capacités prédictives même lorsque l’environnement de mesure différait radicalement de celui dans lequel étaient collectées les données de spectroscopie.

Avantages de la sélection phénomique et perspectives pour les sélectionneurs

La spectroscopie proche infrarouge à haut débit est un outil peu coûteux. Si les coûts de sélection génomique se situent respectivement pour le blé et le peuplier autour de 35 € et 50 € par individu, ceux de sélection phénomique avoisineraient plutôt 3 € par analyse sur le blé et 2,5 € sur le peuplier. Cette méthode pourrait aussi servir d’alternative à la sélection génomique pour de nombreuses espèces orphelines, confrontées à l’indisponibilité d’outils de génotypage à coût raisonnable.

Par son approche non destructive, sans traitement particulier des échantillons avant analyse (pas d’extraction d’ADN), la sélection phénomique peut s’appliquer sur n’importe quelle espèce végétale ou animale. On peut désormais obtenir la signature spectrale des tissus directement sur le terrain, grâce à des dispositifs portables ou des vecteurs autonomes à haut-débit, comme les phénomobiles générant des images hyper-spectrales. On peut aussi obtenir les spectres directement sur des semences ce qui permet de faire des prédictions et de sélectionner les meilleurs candidats avant la mise en essai. Les progrès technologiques attendus en matière d’automatisation de collecte haut-débit des données de réflectance à l’échelle industrielle et la baisse concomitante des coûts viendront renforcer les atouts de la sélection phénomique et offrir de nouvelles perspectives à la communauté des sélectionneurs.

Contact(s)
chargé de Partenariat et d'Innovation :
Thomas Goujon (04 72 72 89 83)

En savoir plus

Les équipes mobilisées

PEUPLIER
INRA Val de Loire

  • Unité expérimentale de génétique et Biomasse Forestières d’Orléans (GBFor)
  • Plateforme Génobois, Orléans : plateforme de phénotypage des propriétés physico-chimiques du bois et hydrauliques des arbres
  • UMR Biologie Intégrée pour la Valorisation de la diversité des arbres et de la forêt (BioForA)

INRA Versailles – Grignon

  • US EPGV : Etude du polymorphisme des Génomes Végétaux (site du CEA / institut de Génomique / Centre national de génotypage, Evry)

BLE
INRA Clermont-Ferrand

  • Phéno3C : plateforme de phénotypage au champ

INRA HAUTS DE France

  • Unité Expérimentale Grandes Cultures Innovation Environnement – Picardie (UE GCIE)

CALCUL
INRA MIDI-PYRENEES

Les travaux de recherche ont bénéficié du soutien financier de France Agrimer et du financement des projets :

La plate-forme Phéno3C a été financée par l'Agence Nationale de la Recherche dans le cadre du projet Phénome d'Investissement pour le Futur (ANR-11-INBS-12) et par le Fonds européen de développement régional (AV0011535).