La domestication des plantes

Les pratiques culturales (par exemple pour la production de graines) constituent un enjeu majeur pour nourrir l’humanité.

La sélection (empirique ou programmée) exercée par l’être humain sur les plantes cultivées au cours des siècles a retenu des caractéristiques différentes de celles qui étaient favorables à leurs ancêtres sauvages. Cette sélection s’est opérée au cours de l’établissement d’une relation mutualiste entre plantes et êtres humains.

Aujourd’hui, de nombreuses techniques favorisent la création de plus en plus rapide de nouvelles variétés végétales (par hybridation, par utilisation des biotechnologies…). La production de semences commerciales est devenue une activité spécialisée.

Une espèce cultivée présente souvent de nombreuses variétés (forme de biodiversité). Cette diversité résulte de mutations dans des gènes particuliers. L’étude des génomes montre un appauvrissement global de la diversité allélique lors de la domestication. La perte de certaines caractéristiques des plantes sauvages (comme des défenses chimiques ou des capacités de dissémination) et l’extension de leur culture favorisent le développement des maladies infectieuses végétales. Ces fragilités doivent être compensées par des pratiques culturales spécifiques. L’exploitation des ressources génétiques (historiques ou sauvages si elles existent) permet d’envisager de nouvelles méthodes de cultures (réduction de l’usage des intrants, limitation des ravageurs par lutte biologique).

La domestication des plantes, menée dans différentes régions du monde, a eu des conséquences importantes dans l’histoire des populations humaines. Elle a contribué à la sélection de caractères génétiques humains spécifiques.

Diaporama du chapitre "La domestication des plantes"

À venir

À venir

Version téléchargeable et imprimable

I – Les caractéristiques des plantes domestiquées

Les plantes cultivées se distinguent des plantes sauvages par des phénotypes favorables à leur utilisation par les êtres humaines :

• rendement des parties récoltées élevé ;

• port facilitant la culture et la récolte ;

• non dispersion des parties récoltées ;

• mécanismes de défense diminués (exemple : teneur en toxine, épine, cuticule épaisse).

Certains auteurs parlent de « syndrome de domestication », auquel on peut ajouter les caractéristiques suivantes : précocité, diminution ou perte de dormance des graines, grande diversité des parties consommées (diversité variétale).

Ces traits caractéristiques, liés à des allèles (ou haplotypes) provenant de mutations, mettent les plantes en position de dépendance vis-à-vis de l’espèce humaine pour leur dispersion et en position de faiblesse vis-à-vis des phytophages et des éventuels compétiteurs dans un écosystème (les plantes domestiquées ont une faible valeur sélective dans un écosystème, elles sont rarement invasives).

II – La maîtrise de la reproduction permet d’obtenir des semences de nouvelles variétés

Avant le développement des connaissances sur la reproduction des végétaux et les modalités de la transmission des caractères, la sélection artificielle menée par les premiers agriculteurs reposait principalement sur l’utilisation des semences issues des individus ayant des phénotypes intéressants (pas de suivi généalogique). Ce processus (sélection massale) a permis la domestication des plantes cultivées, mais les progrès apportés par cette méthode sont très lents et conduisent à des semences de variétés paysannes relativement hétérogènes.

La prise en compte des modalités de reproduction et de l’hérédité des caractères a permis la création d’une multitude de semences de variétés homogènes constituées d’individus génétiquement identiques. Les variétés lignées (obtenues par autofécondation) sont constituées d’individus homozygotes pour l’essentiel de leur locus et donc stables (peu de variation génotypique au cours des générations). Les variétés hydrides de type F1 sont des créations rapides (il faut toutefois avoir réalisé de nombreux tests…) mais ne sont pas stables (culture constituée d’individus hétérozygotes). La fixation d’un allèle particulier après hybridation (introgression) nécessite une maîtrise de la reproduction par rétrocroisement et un suivi sur une dizaine de générations pour arriver à une nouvelle variété homogène et stable.

III – Les biotechnologie facilitent l’introduction de nouveaux caractères

Les biotechnologies développées au cours du 20ème siècle, et toujours en perfectionnement, permettent d’obtenir de nouvelles variétés de plantes cultivées par des processus réalisées à l’échelle du génome : le transfert de gènes entre espèces différentes, la transgénèse, la création de nouveaux allèles, l’édition génomique. De manière générale, les biotechnologies permettent une accélération de l’acquisition de nouveaux caractères pour obtenir de nouvelles variétés.

IV – Nourrir l’humanité, limiter l’impact environnemental

Les enjeux des productions végétales sont énormes : nourrir une population humaine grandissante et limiter leur impact environnemental. Les processus de sélection récents ont amélioré les rendements et permis une augmentation régulière de la production agricole au cours des 60 dernières années.

Les variétés de plantes cultivées actuelle, issues d’un long processus de sélection, ont une faible diversité allélique qui les rend souvent moins efficaces que leurs ancêtres pour les traits non sélectionnés au cours du processus d’amélioration (résistance à des maladies non endémiques, mise en place de relations mutualistes non identifiées à l’époque…). Ceci leur confère une fragilité vis-à-vis des aléas et nécessite une compensation par des pratiques culturales parfois dommageables pour l’environnement et la santé humaines (utilisation massive d’engrais et de pesticides). Ces faiblesses peuvent être rectifiées par l’exploitation des ressources génétiques et les techniques de sélection (introgression à partir de cousins sauvages, variétés anciennes, voire transgénèse ; retour vers des variétés paysannes).

V – Les relation êtres humains – plantes domestiquées : mutualisme et coévolution

La relation unissant les êtres humains aux plantes cultivées est comparable à un mutualisme, chacun participant à améliorer les chances de survie et les capacités de reproduction de l’autre. Cette relation au cours du temps a engendré l’évolution du patrimoine génétique des protagonistes. Des populations humaines ont sélectionné chez les plantes cultivées les génotypes leur étant favorables (domestication) et l’environnement a sélectionné chez les populations humaines les génotypes les mieux adaptés à l’introduction de ces plantes cultivées dans leur régime alimentaire. Il s’agit d’une coévolution.

La domestication des plantes, processus débuté il y a 10 000 ans, se poursuit aujourd’hui au travers de la création de nouvelles variétés toujours plus favorables à la consommation, le plus souvent au détriment de leur diversité génétique et de leur capacité à résister aux aléas environnementaux. La production de semences est devenue un secteur de technologie de pointe où les enjeux sont considérables. Les choix des semences cultivées conditionnent en partie notre capacité à nourrir les êtres humains et à préserver notre environnement.

Les plantes cultivées ont acquis par mutation et par sélection des caractères différents de leurs ancêtres sauvages : taille, rendement de croissance, nombre de graines, précocité, facilité de récolte, toxicité faible, couleur…

Les caractères favorisés par la domestication rendent les plantes domestiquées dépendants de l’espèce humaine pour leur reproduction et leur survie.

Les espèces cultivées présentent de nombreuses variétés (forme de biodiversité) issues de différentes techniques de sélection (hybridation, introgression) mises en œuvre par les producteurs de semences.

Les biotechnologies permettent l’introduction rapide de nouveaux caractères et la création de nouvelles variétés.

La production de semences commerciales est devenue une activité spécifique.

Les processus de sélection et l’évolution des pratiques culturales ont permis d’augmenter la production des plantes cultivées.

L’étude des génomes montre un appauvrissement global de la diversité allélique lors des différents processus de sélection. La perte de certaines caractéristiques des plantes sauvages (comme des défenses chimiques contre les phytophages) et l’extension de leur culture favorisent le développement des maladies infectieuses végétales. Ces fragilités peuvent être compensées par des pratiques culturales spécifiques (utilisation de pesticides, lutte biologique).

L’exploitation des ressources génétiques (historiques ou sauvages) permet d’envisager la création de variétés à plus faible impact environnemental (réduction de l’usage des intrants, limitation des ravageurs par lutte biologique).

Humains et plantes domestiquées entretiennent une relation mutualiste ; l’humanité est dépendant des cultures végétales pour son alimentation et les plantes cultivées sont dépendantes des pratiques culturales pour leur survie, leur reproduction et l’occupation de nouveaux milieux.

Cette relation a entraîné une modification des caractères génétiques des plantes, mais également des populations humaines, en sélectionnant chez elles les génotypes les mieux adaptés à l’introduction de ces plantes cultivées dans leur régime alimentaire. Ce phénomène caractérise une coévolution.