Biotechnologie et utilisation du vivant

Chapitre 1 : Biotechnologies végétales/vertes

1. Les objectifs des biotechnologies vertes

Un des principaux objectifs des biotechnologies vertes est de créer de nouvelles variétés de plantes. Ces variétés vont répondre à de nouveaux critères :

• Les exigences du sélectionneur, de l’agriculteur (ex : résistance à des stress (a)biotiques) :

• Une homogénéisation des variétés pour une récolte plus simple et rapide
• Une architecture de la plante qui soit adaptée à la mécanisation
• Une meilleure efficacité racinaire pour limiter l’utilisation d’engrais

• Les exigences du consommateur ou des animaux :

• L’aspect gustatif
• Alicaments (augmentation de la concentration en nutriments)

• Les exigences pour créer de nouvelles énergies ou des molécules thérapeutiques

Comment crée-t-on une nouvelle variété ?

• Par sélection massale (choix des plants les plus beau)
• Par sélection classique en 1963 en effectuant les premiers croisements.

On choisit initialement les deux parents A (super résistant au mildiou) et B (super productive).

Cependant, les plantes dans la nature sont fortement hétérozygotes et donc il est très difficile d’obtenir les résultats attendus.

Pour récupérer ces gènes, on travaille sur cette descendance lui faisant subir des autofécondations successives afin d’obtenir des lignées pures (AA et BB).

Leur croisement permettra ainsi d’obtenir des hydriques F1 qui seront commercialisés.

Il faut 12-17 ans pour créer ces nouvelles variétés par cette technique.

Un passage obligatoire est la reproduction sexuée, les biotechnologies vertes tentent de passer outre cette contrainte à l’aide d’un ensemble de techniques de laboratoire tel que la culture in vitro et la biologie moléculaire.

Cela est possible par la capacité de la cellule végétale à pouvoir se dédifférencier, se multiplier et se redifférencier appelée la totipotence cellulaire (grâce aux hormones végétales).

Les biotechnologies vertes vont permettre le raccourcissement de la durée de sélection et l’augmentation de la diversité génétique grâce à :

• La mutagénèse, la transgénèse, la fusion de protoplastes, les variations somaclonales et le sauvetage d’embryons.

Tout cela va permettre de gagner du temps !

Ex : pour obtenir classiquement des lignées pures, il faut 7 croisement et pour une plante bisannuelle cela va prendre 14 ans !

• L’haplodiploïdisation pour réduire ce temps de croisement.
• La micropropagation, afin de gagner du temps ici pour la multiplication de la lignée pure.
• Pour la commercialisation, on ne décrit plus une plante de façon morphologique mais on utilise le marquage moléculaire pour gagner du temps et de la précision dans le choix de l’agriculteur.

1. Méthodologies générales

On utilise la culture in vitro qui font intervenir des notions d’asepsie (milieu contrôlé et stérile).

• Prélever un explant végétal
• L’aseptiser
• L’introduire dans un récipient aseptique
• Le placer dans un milieu de culture stérile
• Et enfin la placer dans un environnement contrôlé

1. Prélèvement de l’explant végétal

On peut initialement partir de n’importe quel explant pour régénérer les plantes.

Les premières cultures in vitro ont commencées en 1935 par Gautheret qui a obtenu des divisions cellulaires in vitro de cellules cambriales de saules.

En 1939, on a réussi à obtenir des cultures indéfinis (=leur repiquage permet d’obtenir toujours de nouveaux plants).

En 1950, après la découverte des hormones végétales, un chercheur (Morel) à observer que la culture de méristème permettait d’éliminer des maladies « incurables ».

Ex : la pomme de terre Belle de Fontenay ou la violette de Toulouse.

En 1971, Takebe a réussi à régénérer une plante entière à partir d’un protoplaste (=cellule qui n’a pas de paroi, différent du proplaste).

En 1980, on a fait des cultures de gamétophytes et tout ce qui était lié aux organes reproducteurs en réussissant à chaque fois à redonner des plantes.

Enfin en 1983, les premiers OMG.

Il sera plus efficace de prélevé les explants sur des plantes jeunes car ils auront des capacités de régénération plus importantes.

1. Aseptisation

C’est explants doivent ensuite être stérilisé/aseptisé par des solutions désinfectantes (javel 5-10%/hypochlorites de sodium). Si ces actions ne fonctionnent pas, on peut faire des prétraitements chez la plante mère.

Enfin en cas extrême, on peut utiliser des antibiotiques pour détruire des bactéries mais c’est très peu utilisé car cela réduit le développement cellulaire.

1. Introduction dans un récipient aseptique contenant un milieu de culture stérile

Il faut maintenant les introduire dans un récipient aseptique qui enferme un milieu de culture stérile.

On peut utiliser des boites de pétri mais difficile à utiliser pour de grandes plantes.

Bref on place les plantes dans une culture qui renferme de l’eau, des éléments minéraux

(= macroéléments nécessaires en grande quantité et microéléments en faible quantité).

Il existe 6 macroéléments : azote, phosphore, potassium, soufre, calcium et magnésium.

Ils seront fournis sous forme de sels minéraux (MgSO4, NH4NO3).

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