Pocket K No. 14: Technologie de Culture Tissulaire

Tout comme chaque personne est différente et unique, chaque plante l’est également. Certains ont des traits comme une meilleure couleur, un rendement ou une résistance aux ravageurs. Pendant des années, les scientifiques ont cherché des méthodes pour leur permettre de faire des copies exactes de ces individus supérieurs.

Les plantes se reproduisent généralement en formant des graines par reproduction sexuée. C’est-à-dire que les ovules des fleurs sont fécondés par le pollen des étamines des plantes. Chacune de ces cellules sexuelles contient du matériel génétique sous forme d’ADN. Pendant la reproduction sexuée, l’ADN des deux parents est combiné de manière nouvelle et imprévisible, créant des plantes uniques.

Cette imprévisibilité est un problème pour les sélectionneurs, car il peut falloir plusieurs années de travail minutieux en serre pour élever une plante aux caractéristiques souhaitables. Beaucoup d’entre nous pensent que toutes les plantes poussent à partir de graines. Cependant, les chercheurs ont maintenant développé plusieurs méthodes de culture de copies exactes de plantes sans graines. Et ils le font maintenant par une méthode appelée « culture tissulaire ».

Qu’est-ce que la culture tissulaire?

La culture tissulaire (TC) est la culture de cellules, de tissus ou d’organes végétaux sur des milieux nutritifs spécialement formulés. Dans les bonnes conditions, une plante entière peut être régénérée à partir d’une seule cellule. La culture des tissus végétaux est une technique qui existe depuis plus de 30 ans. La culture tissulaire est considérée comme une technologie importante pour les pays en développement pour la production de matériel de plantation exempt de maladies et de haute qualité et la production rapide de nombreuses plantes uniformes.

La micropropagation, qui est une forme de culture tissulaire, augmente la quantité de matériel de plantation pour faciliter la distribution et la plantation à grande échelle. De cette façon, des milliers d’exemplaires d’une plante peuvent être produits en peu de temps. On observe que les plantes micropropagées s’établissent plus rapidement, poussent plus vigoureusement et sont plus grandes, ont un cycle de production plus court et plus uniforme et produisent des rendements plus élevés que les propagules conventionnelles.

La culture des tissus végétaux est une technique simple et de nombreux pays en développement l’ont déjà maîtrisée. Son application nécessite uniquement un lieu de travail stérile, une pépinière et une serre, ainsi qu’une main-d’œuvre qualifiée. Malheureusement, la culture tissulaire demande beaucoup de travail, de temps et peut être coûteuse. Les plantes importantes pour les pays en développement qui ont été cultivées en culture tissulaire sont le palmier à huile, le plantain, le pin, la banane, la datte, l’aubergine, le jojoba, l’ananas, l’hévéa, le manioc, l’igname, la patate douce et la tomate. Cette application est la forme de biotechnologie traditionnelle la plus couramment appliquée en Afrique.

Utilisations de la technologie TC en Asie

• La culture de tissus a été affinée pour répondre aux besoins des espèces d’orchidées et des hybrides connus pour bien pousser en Asie du Sud-Est. À en juger par l’expérience de la Thaïlande, de Singapour et de la Malaisie, le commerce des fleurs ornementales et coupées est une source importante de devises et de revenus supplémentaires pour les petits producteurs.
• En Thaïlande, la culture tissulaire est utilisée pour reproduire des orchidées à croissance lente et sensibles à l’environnement. La Thaïlande est le leader de la culture tissulaire en Asie du Sud-Est, produisant 50 millions de plantules par an. La plupart d’entre elles sont des orchidées, qui ont aidé le pays à devenir le plus grand exportateur d’orchidées entières et coupées au monde.
• La micropagation par culture de pousses a été développée pour la propagation en masse de la banane. Aux Philippines, ceci est utilisé comme approche de contrôle des maladies virales de la banane telles que: le virus de la banane en forme de touffe (BBTV) et le virus de la mosaïque des bractées de la banane (BBrMV), qui se propagent couramment par le biais de matériel de multiplication.

Avantages de la technologie TC pour les petits producteurs de bananes au Kenya (Source: ISAAA)

Au Kenya, comme dans de nombreuses régions du monde en développement tropical et subtropical, la banane est une culture vivrière très importante. Au cours des 20 dernières années, cependant, la production de bananes a rapidement diminué en raison de la dégradation généralisée des sols et de l’infestation des vergers de bananes par des ravageurs et des maladies. Ces problèmes ont encore été aggravés par la pratique courante consistant à propager de nouveaux plants de bananiers à l’aide de drageons infectés. La situation menace la sécurité alimentaire, l’emploi et les revenus dans les zones productrices de bananes. La technologie de culture tissulaire a été considérée comme une option appropriée pour fournir une qualité et une quantité suffisantes de ces matériaux.

Avec une gestion et une hygiène appropriées sur le terrain, les pertes de rendement causées par les ravageurs et les maladies au niveau de la ferme ont été considérablement réduites. La technologie de culture tissulaire a permis aux agriculteurs d’avoir accès aux éléments suivants:

• grandes quantités de matériel de plantation propre et de qualité supérieure à maturation précoce (12-16 mois par rapport à la banane conventionnelle de 2-3 ans)
• poids de grappes plus importants (30-45 kg par rapport aux 10-15 kg de matériel conventionnel)
• rendement annuel plus élevé par unité de terre (40-60 tonnes par hectare contre 15-20 tonnes précédemment réalisées avec du matériel conventionnel

De plus, l’uniformité de l’établissement des vergers et le développement simultané des plantations ont facilité la coordination de la commercialisation. Il offrait également la possibilité de transformer la culture de la banane d’un simple niveau de subsistance en une entreprise commerciale. Une conclusion encourageante tirée d’une analyse coûts-avantages du projet est que la production de bananes tc est plus rémunératrice en tant qu’entreprise que la production traditionnelle de bananes. Le projet a également bénéficié principalement aux femmes qui s’occupent de la culture, contribuant ainsi à réduire l’écart entre les sexes.

Avantages de la technologie TC pour les riziculteurs en Afrique de l’Ouest (Source: WARDA)

Pendant des années, les scientifiques ont rêvé de combiner la robustesse de l’espèce de riz africaine (Oryza glaberrima) avec la productivité de l’espèce asiatique (Oryza sativa). Mais les deux sont si différents. Les tentatives de les croiser ont échoué car les progénitures résultantes étaient toutes stériles. Dans les années 1990, les éleveurs de riz de la West Africa Rice Development Association (WARDA) se sont tournés vers la biotechnologie pour tenter de surmonter les problèmes d’infertilité. La clé de l’effort était les banques de gènes qui détiennent des semences de riz africain 1,500 — qui ont été menacées d’extinction car les agriculteurs les ont déjà abandonnées pour des variétés asiatiques à plus haut rendement.

Les progrès de la recherche agricole ont aidé les scientifiques à croiser ces deux espèces. Après la fécondation croisée des deux espèces, les embryons ont été retirés et cultivés sur des milieux artificiels en utilisant un processus connu sous le nom de « sauvetage d’embryons ». »Parce que les plantes résultantes sont souvent presque stériles, elles ont été recroisées avec le parent sativa dans la mesure du possible (connu sous le nom de back-crossing). Une fois la fertilité de la descendance améliorée (souvent après plusieurs cycles de croisement), la culture d’anthères a été utilisée pour doubler le complément génétique des cellules sexuelles mâles (anthères) et, ainsi, produire des plantes reproductrices.

Le premier des nouveaux riz surnommé « Nouveau riz pour l’Afrique » (ou NERICA) a été disponible pour des tests en 1994 et depuis lors, de nombreuses nouvelles lignées ont été générées. Certaines des nouvelles plantes combinées produisent des traits du parent sativa avec des traits d’adaptation locaux de glaberrima.

En général, les NERICA présentent les caractéristiques suivantes:

• feuilles larges et tombantes qui étouffent les mauvaises herbes en début de croissance
• panicules ou têtes de grains plus longues avec des branches « fourchues » et pouvant contenir jusqu’à 400 grains
• plus de talles avec des tiges solides pour soutenir et maintenir fermement les têtes de grains lourdes
• rendements de riz aussi élevés que 2.5 tonnes par hectare à faibles intrants — et 5 tonnes ou plus avec une augmentation minimale de l’utilisation d’engrais (soit une augmentation de la production d’environ 25% à 250%)
• mûrit 30 à 50 jours plus tôt que les variétés actuelles, permettant aux agriculteurs de cultiver des cultures supplémentaires de légumes ou de légumineuses
• plus hautes que la plupart des variétés de riz et résiste mieux aux ravageurs et tolère mieux la sécheresse
• pousse bien sur des sols infertiles et acides — qui comprennent 70% des rizières des hautes terres d’Afrique de l’Ouest
• ont 2% plus de protéines de musculation que leurs parents africains ou asiatiques

En raison de leur succès, les NERICA ont été rapidement adoptées par les agriculteurs. En 2000, il a été estimé que les nouveaux riz couvraient quelque 8 000 ha en Guinée, dont 5 000 ha cultivés par 20 000 agriculteurs sous la supervision de l’agence nationale de vulgarisation. En 2002, WARDA a prévu que 330 000 ha seraient plantés en Nerica – ce qui est suffisant pour répondre aux besoins en semences du pays avec un surplus pour l’exportation vers les pays voisins.

Glossaire

Anthère: Principale structure reproductrice mâle, dans laquelle le pollen est formé et stocké.

Méristème apical : les extrémités des racines ou des tiges à partir desquelles de nouvelles cellules sont formées.

ADN : Une molécule présente dans les cellules d’organismes où l’information génétique est stockée.

Sauvetage d’embryons: Séquence de techniques de culture tissulaire utilisées pour permettre à un embryon immature fécondé résultant d’un croisement interspécifique de poursuivre sa croissance et son développement, jusqu’à ce qu’il puisse être régénéré en une plante adulte.

Étamines : Parties de fleurs mâles contenant du pollen, des anthères, des filaments.

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* Novembre 2006