Chapitre 4

« J’aime savoir pourquoi une chose existe. Pourquoi y-a-t-il des plantes cultivées? A cela je répondrai il y a des plantes cultivées car il y a eu des plantes sauvages! Aujourd’hui on ne se pose plus la question des plantes sauvages. Or si le cultivé dégénère où trouvera-t-on les ressources permettant de continuer à cultiver? Le futur de l’arboriculture sera dans l’analyse des origines de la plante. Si on regarde bien comment c’était à l’origine, on comprend mieux le futur. » Catherine Peix

Chapitre 4La domestication des plantes

Problème : Comment la domestication des plantes a-t-elle accompagné l’évolution humaine?

SOMMAIRE

Partie 1

Partie 2

Partie 3

Grâce aux fossiles, nous savons que nos ancêtres ont commencé à domestiquer les plantes (mais également les animaux) il y a environ 10 000 ans avant JC.C’est un élément fondamental qui a permis de sédentariser les populations qui sont passées d’un mode « chasseur cueilleur » à un mode « agriculteur ». Il y a environ une douzaine de foyers de domestication des plantes.

http://www.gnis-pedagogie.org/biodiversite-origineespece.html

Problème : Comment expliquer l’origine des plantes cultivées actuelles?

I. Des plantes sauvages aux plantes cultivées:

Problème : Comment l’Homme a-t-il produit la carotte cultivée que nous connaissons actuellement ? TP n°7 : La domestication de la carotte.

L’apparition de phénotypes modifiés au cours de la domestication peut avoir de multiples origines.

• – la diversification des génomes du fait des accidents chromosomiques ;
• – les transferts horizontaux de gènes ;
• – la génétique mendélienne et les brassages alléliques.

Exemple du maïs:

Hachette, Terminale, spécialité SVT, 2020, doc 7 p.179

Belin, Terminale, spécialité SVT, 2020, doc 1 p.228

Bilan : La recherche des origines d’espèces végétales cultivées comme le maïs, le riz, la carotte ou le blé montre que celles-ci possèdent chacune un « ancêtre sauvage ». En cultivant les plantes, les humains ont sélectionné progressivement chez ces dernières les caractères qui les intéressaient (rendement des parties cultivées élevé, non–dispersion des graines…). On peut alors parler de « syndrome de la domestication ». Cette sélection s’est faite de façon empirique par sélection visuelle (stature de la plante, taille des grains …) et est le fruit d’une relation de mutualisme entre les humains et les plantes cultivées. Domestication : ensemble d’adaptations apparaissant chez des plantes sauvages cultivées pendant de nombreuses années. Biodiversité cultivée : diversité des plantes cultivées. Elle s’exprime à différentes échelles (espèces, variétés, plantes). Mutualisme: interaction à bénéfice mutuel. Ce type d’interaction exerce des pressions de sélection réciproques.

La domestication a permis de transformer des plantes sauvages en plantes présentant des caractères utiles aux humains. Ce travail de sélection artificielle a également des conséquences sur les populations végétales.

Problème : Quelles sont les conséquences de la sélection artificielle ?

II. Les conséquences de la domestication des plantes:

II. A. Les conséquences pour les populations végétales:

Activité n°1: La dépendance des populations végétales.

• Bilan : Le processus de domestication a réduit la diversité génétique des plantes cultivées comparativement à leurs parents sauvages. La faible diversité génétique des plantes cultivées (par exemple lorsqu’une variété homogène génétiquement est cultivée de façon prédominante) est à l’origine d’un risque de voir proliférer et se propager des bioagresseurs (champignons, insectes, etc…) qui se sont adaptés et d’une plus grande vulnérabilité aux aléa environnementaux, entraînant la mise au point de nouvelles méthodes de culture.
• Diversité génétique : diversité des allèles dans une population.

L’alimentation est un des facteurs environnementaux auxquels les êtres humains sont soumis quotidiennement.

Problème : Quelles conséquences peut avoir l’alimentation sur l’évolution humaine ?

B. Changement de régime alimentaire et évolution humaine:

Activité n°2: La relation entre êtres humains et plantes domestiquées.

Hachette, Terminale, spécialité SVT, 2020, docs 4 et 5 p.191

Nathan, Terminale, spécialité SVT, 2020, docs 1 à 3 p.276

Nathan, Terminale, spécialité SVT, 2020, docs 4 & 5 p.276

• Bilan : Les espèces domestiquées possèdent des qualités nutritionnelles qui sont favorisées par l’Homme. Leur consommation a eu à son tour des conséquences sur les populations humaines. Ainsi, la consommation a sélectionné les plus aptes à les digérer et à en tirer des nutriments essentiels. Cette évolution de l’équipement enzymatique humain, lié au génotype, favorisée par les plantes sélectionnées est un exemple de coévolution.

• Sélection massale : sélection dans laquelle les plantes présentant les phénotypes les plus intéressants sont récoltés en mélange (en masse) pour constituer la semence à l’origine de la génération suivante.
• Variété paysanne : plante issue d’une sélection massale exercée par les agriculteurs.

• Cette sélection s’effectue sur le long terme.

La sélection artificielle d’abord réalisée pour la domestication des plantes se poursuit intensément aujourd’hui pour la mise au point de nouvelles variétés agronomiquement performantes.

Problème : Comment la génétique, la biologie cellulaire et moléculaire ont-elles révolutionné la sélection végétale ?

III. La mise au point de nouvelles variétés:

III.A. Les apports de la biologie

III. B. L’obtention de lignées et la production de semences:

• Bilan : Les sélectionneurs ont œuvré de façon à identifier les variétés intéressantes.
• Pour obtenir une plante stable, ils ont alors réalisé des séries d’autofécondation couplés à des tris des plantes produites. En une dizaine de générations, ils ont obtenu des lignées pures (variétés lignées) qui sont génétiquement homogènes et stables.
• Ainsi, ces variétés peuvent être commercialisées.
• Néanmoins, certaines plantes sont affaiblies par la forte homozygotie de leur génome. Des croisements entre lignées pures distinctes permettent de retrouver des plantes vigoureuses, phénomène qui a été décrite comme la « vigueur hybride » ou « hétérosis ».

• Sélection scientifique : ensemble de méthodes basées sur la connaissance des caractéristiques génétiques des plantes, permettant de créer de nouvelles variétés végétales.
• Variété hybride : plante issue d’un croisement entre parents appartenant à des lignées pures.
• Hétérosis : phénomène de supériorité du produit d’un croisement par rapport à ses parents (syn. Vigueur hybride).

III. C. Les marqueurs moléculaires:

https://www.gnis-pedagogie.org/sujet/genomique/

• Bilan : De 1950 à 1970, la manipulation de l’ADN devient de plus en plus complexe. En premier lieu, il est possible de séparer des fragments d’ADN selon leur taille par électrophorèse. Puis l’utilisation des enzymes de restriction des bactéries rend possible la fragmentation de l’ADN au niveau de séquences spécifiques. Ceci permet d’identifier des marqueurs moléculaires associés à un caractère.

• Biotechnologie : technique de laboratoire permettant l’étude et la manipulation du vivant aux échelles cellulaire et moléculaire.

III. D. L’apport du génie génétique:

http://www.ogm.org/Tout%20savoir/Chiffres%20et%20donn%C3%A9es/Mieux%20comprendre%20les%20OGM.../la-creation-dune-plante-transgenique.html

-Bilan : Dans les années 1990, les chercheurs découvrent différentes possibilités pour transférer de l’ADN entre les êtres vivants et sont alors capables de former des OGM (Organismes Génétiquement Modifiés). C’est un formidable bond en avant qui ouvre de nombreuses perspectives : - Une meilleure compréhension du fonctionnement des gènes (introduction de gènes modifiés, de gènes supplémentaires, réalisation de collections de mutants…) : c’est la recherche fondamentale. - L’obtention rapide d’une nouvelle variété, indépendamment de la reproduction : c’est la recherche appliquée. - La possibilité de transférer des caractères d’espèces distinctes (bactéries, plantes, animaux, champignons) - La possibilité de produire des molécules pharmaceutiques en utilisant des cellules modifiées

• OGM : organisme génétiquement modifié, être vivant auquel on a transféré un gène provenant d’un autre organisme.
• Transgénèse : technique qui consiste à introduire et faire fonctionner dans un organisme un gène provenant d’un autre être vivant, d’une autre espèce ou de la même espèce.

III. E. L’édition génomique:

https://www.gnis-pedagogie.org/sujet/biotechnologies-edition-genome-retouche-genetique-crispr-cas9/

• Bilan : Au XXIème siècle, l’édition génomique, facilitée par la mise au point du système moléculaire CRISPR-Cas9, ouvre de nouvelles perspectives. Introduisant des caractères agronomiquement intéressants dans des variétés anciennes aux caractéristiques plus robustes que les variétés récentes, l’édition génomique permet en effet d’envisager une domestication génétiquement ciblée et accélérée.

That's all!