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Nos plantes sont issues de germination in-vitro et non pas de clonage in-vitro.
in-vitro, qu'est-ce que c'est ?
La méthode de multiplication in-vitro a été mise au point par le Professeur Morel.
Il s'agit d'étaler quelques graines sur une substance nutritive dans un flacon stérilisé. Ainsi à l'abri de toute bactérie, et nourries des vitamines, sucres et hormones contenus dans la substance, les graines germent sans difficulté pour donner très vite des protocormes, puis des plantules.
Cette méthode a permis non seulement la multiplication en très grand nombre des plantes et de réduire leur prix sur le marché de l'Orchidée, mais aussi de sauvegarder certaines espèces en voie de disparition.
Il faut compter 2 à 3 ans pour voir fleurir une plante issue de culture in-vitro, alors que 7 à 10 ans pour les plantes de semis. (source sfo)
Il est indiscutable que l'introduction en culture d'une plante menacée et présentant un intérêt horticole comme les Orchidées rustiques diminue la "pression de collecte" qui pèse sur celle-ci dans son milieu naturel. Cette "pression de collecte" est d'autant plus élevée que l'absence ou la rareté d'une plante en culture accroît une demande déjà fortement stimulée par la rareté de la plante in situ. Cet effet boule de neige ne peut être cassé que par l'introduction et la diffusion large en culture de toute plante rare sur laquelle s'exerce une demande horticole. Cette conséquence favorable est donc tout à fait exacte, et en cela la mise en culture de plantes menacées, et leur introduction dans les circuits commerciaux ou associatifs, sont effectivement des éléments très favorables à la préservation de celles-ci.
Les Multiples Applications de la Culture in vitro des Végétaux Supérieurs.
Introduction
La multiplication in vitro est un mode de reproduction asexuée (reproduction végétative artificielle). Elle comprend un ensemble de méthodes faisant intervenir, d'une part des éléments d'asepsie, et d'autre part la mise en place d'un environnement parfaitement contrôlé (milieux définis pour chaque type de plante, conditions optimales de température, de lumière, d'humidité,...).
Ces méthodes s'appliquent autant à des plantes entières qu'à des fragments de plantes (tissus ou organes), et aussi, bien entendu, à des cellules isolées.
On peut mettre en culture in vitro tout individu du règne végétal pratiquement sans exception.
La culture in vitro représente sans conteste un outil puissant aux perspectives industrielles et économiques importantes. De même, diverses techniques dérivées de la culture in vitro ont un rôle important à jouer pour l'amélioration des performances agronomiques ou horticoles des plantes cultivées.
Alors que la micropropagation traditionnelle est largement utilisée par les producteurs, pépiniéristes et PME, d'autres aspects de la culture in vitro restent peu employés. Par exemple, les technologies permettant la sélection de plantes indemnes de parasites ou de plantes résistantes à divers stress ou parasites, la création de nouvelles combinaisonsgénétiques par l'hybridation somatique ou la production d'embryons en fermenteurs... sont autant d'applications peu transposées dans l'industrie de la production végétale.
Ce dossier présente les applications les plus importantes dans le domaine.
Les techniques envisagées sont :
La micropropagation.
La culture de méristème et laproduction de plantes saines.
L'embryogenèse somatique.
La variation somaclonale et la sélectionin vitro
La culture de protoplastes et l'hybridation somatique.
La Micropropagation
La micropropagation consiste à multiplier un individu donné à partir d'un fragment, plus ou moins grand, de végétal placé sur un milieu nutritif synthétique. Cette technique constitue une des premières applications des biotechnologies modernes.
La micropropagation in vitro peut suivre deux voies très différentes :
En provoquant le développement de bourgeons axillaires présents naturellement à la base des feuilles (multiplication par bourgeonnement axillaire). Le même développement peut être provoqué à partir de tiges ou d'inflorescences pour autant qu'ils comportent des noeuds, et par conséquent des bourgeons axillaires.
Cette technique ne fait donc qu'accélérer in vitro le fonctionnement normal des méristèmes de bourgeons déjà formés sur une plante.
En provoquant l'apparition de bourgeons adventifs en des endroits inhabituels (multiplication par bourgeonnement adventif).
L'initiation de tels bourgeons peut être en principe induite sur n'importe quel type d'organe ou de tissu (feuille, tige, racine...).
De nombreuses plantes peuvent aujourd'hui être multipliées par culture in vitro selon les principes décrits brièvement ci-dessous :
Après repérage d'individus performants et stérilisation de l'explant, des bourgeons sont prélevés ou induits sur l'explant (stade de mise en culture).
Cultivé sur un milieu approprié contenant une hormone végétale particulière (cytokinine), le bourgeon se développe en une petite tige feuillée, développant de nouveaux bourgeons à la base de chaque feuille. Ces bourgeons pourront se développer en autant de petites tiges qui, à leur tour, initieront de nouveaux bourgeons (stade de multiplication).
Cette aptitude peut être entretenue indéfiniment par un transfert régulier des jeunes tiges feuillées sur un milieu frais. Plusieurs centaines de tiges peuvent être obtenues dans une seule boîte de culture.
Les tiges feuillées sont repiquées sur un milieu contenant une autre hormone (acide gibbérellique) qui provoque l'allongement des pousses (stade d'élongation).
Lorsqu'elles atteignent une taille de quelques centimètres, les pousses feuillées sont individualisées sur un milieu additionné d'une hormone (auxine) favorisant le développement des racines (stade de l'enracinement).
La dernière étape consiste à adapter progressivement les microplants aux conditions auxquelles ils seront exposés à l'extérieur (stade de l'acclimatation).
Après leur transfert dans un substrat horticole, les parties aériennes sont recouvertes d'une bâche en plastique pour maintenir une atmosphère saturée en eau, afin d'éviter une déshydratation trop rapide. Cette bâche est enlevée progressivement après deux à trois semaines.
L'application principale de la micropropagation consiste en la multiplication rapide de plantes "élites". Grâce à cette technique, le producteur peut produire les plantes sélectionnées rapidement en quantité suffisante pour avoir un impact sur le marché.
Parmi les autres avantages de cette technique, citons l'homogénéité génétique des plantes produites (les vitroplants sont des copies conformes, ou clones) et une production continue indépendante des saisons.
Culture de méristème et assainissement des souches
La culture de méristèmes constitue une autre application importante de la technologie in vitro, notamment pour l'éradication de nombreuses maladies (viroses - mycoses - mycoplasmoses - bactérioses).
Les méristèmes représentent des petits massifs de cellules indifférenciées (0,1 mm) qui conservent la capacité de se diviser activement. Ces zones méristématiques jouent un rôle capital dans le développement végétal puisqu'elles édifient tous les organes.
Ce sont les travaux de White (1934) sur la répartition des virus dans les racines de tomates qui ont ouvert la voie de l'utilisation de la culture de méristèmes pour l'assainissement des souches végétales. Cet auteur a observé que dans les racines isolées provenant de plantes infectées, le nombre de particules virales décroît régulièrement des parties anciennement formées vers les parties apicales.
Par ailleurs, Linasset et Cornuet (1949) ont observé le même phénomène dans les tiges. Le dôme apical était la seule partie de la plante indemne de virus.
Ces résultats ont conduit Morel (1960) à utiliser la culture in vitro de méristèmes pour obtenir des plantes indemnes de virus.
De nombreuses variétés de plantes cultivées étaient, il y a quelques années, dans un état sanitaire tel que leur disparition était proche. Ces plantes ont pu être débarrassées de leurs virus par la mise en culture et la multiplication de méristème. La culture deméristèmes a ainsi été utilisée avec succès pour l'assainissement de plantes telles que la pomme de terre, la canne à sucre, la tomate...
Embryogenèse somatique
Classiquement, on définit l'embryon comme étant une plante au stade initial de son développement. Il s'agit en fait d'une structure bipolaire qui, suite au processus de germination, donne naissance à une nouvelle plante.
Habituellement, l'embryon s'édifie à partir d'une cellule initiale, le zygote, formé lors de la reproduction sexuée (embryon zygotique). Cependant, des embryons peuvent également être induits en culture in vitro sur un milieu approprié (embryon somatique). De tels embryons se développent directement à partir de cellules méristématiques ou plus souvent sur des cultures de cals.
L'embryogenèse somatique présente plusieurs avantages par rapport à la micropropagation conventionnelle :
Les embryons somatiques peuvent être induits à partir de cellules cultivées en suspension, ce qui rend possible une production en fermenteur et réduit considérablement le coût de production.
Les taux de multiplication sont généralement importants et chez certaines espèces, les embryons peuvent être encapsulés et traités comme des graines artificielles.
Des plantes complètes sont obtenues directement suite au processus de germination. Les manipulations sont donc simplifiées par rapport à la micropropagation traditionnelle qui nécessite plusieurs milieux différents pour le développement des tiges et des racines et l'obtention de plantules complètes.
Cependant, plusieurs difficultés subsistent en embryogenèse somatique :
L'induction du potentiel embryogène et la régénération restent souvent difficiles.
Les cultures de cals, et plus encore les cultures de cellules isolées, sont propices à l'apparition de mutations géniques pouvant être responsable d'une variabilité des plantes issues de la culture.
Toutefois, dès que cette variabilité sera maîtrisée, l'embryogenèse somatique permettra de produire des quantités très élevées de plantes à faible coût. Certaines espèces, telles que le palmier dattier ou certains conifères font déjà l'objet d'une production industrielle par embryogenèse somatique.
La variation somaclonale et la sélection in vitro.
Alors que la micropropagation produit généralement des plantes d'une grande conformité génétique, un taux élevé de variation peut être induit en culture in vitro lorsque les cultures sont réalisées dans des conditions particulières.
Plus précisément, les plantes régénérées à partir de cultures initiées d'explants différenciés (ne contenant pas de méristèmes préexistant) ou à partir de cultures de cals présentent des taux parfois importants de non-conformité. Cette variabilité semble de plus être proportionnelle au temps de culture.
Des mutations induites pendant la culture ont été détectées chez de nombreuses espèces végétales. L'existence de ces variations spontanées a stimulé l'intérêt de la culture de cellules ou de tissus pour l'isolement de plantes présentant des caractéristiques nouvelles.
La majorité des lignées isolées à ce jour se sont toutefois révélées sans intérêt agronomique. Dans quelques cas cependant, l'existence de cette variation somaclonale a permis d'isoler des plantes présentant des caractères intéressants d'un point de vue agronomique. Par exemple, des plants de canne à sucre présentant un taux de sucre plus important ont été isolées. De même, des génotypes résistants à certains virus, ont été obtenus chez la tomate et la pomme de terre (Evans1989) (Evans, 1989).
La culture de protoplastes et l'hybridation somatique.
Les protoplastes sont des cellules végétales débarrassées de leur paroi pecto-cellulosique. Ils peuvent être obtenus à partir de tissus foliaires par digestion des parois à l'aide de mélanges enzymatiques.
Maintenus sur un milieu approprié, ces protoplastes peuvent régénérer leur paroi et se diviser pour donner naissance à un cal puis à une plante entière.
L'absence de paroi permet d'induire des fusions entre protoplastes appartenant à des espèces différentes sexuellement incompatibles grâce à des traitements favorisant les fusions. Cette hybridation somatique n'est pas sujette aux problèmes d'incompatibilité qui limitent souvent les croisementstraditionnels.
La possibilité d'induire la fusion de protoplastes d'espèces éloignées, porte la création de nouvelles variétés par les techniques de la culture in vitro aux limites de l'imagination. Citons l'exemple de la pomate, hybride de la pomme de terre et de la tomate.
References
Evans D.A. (1989).
Somaclonal variation - genetic basis and breeding applications.
Trends in Genetics, 5, 46-50.
Morel G.M. (1960).
Producing virus-free cymbidiums.
American Orchid Society Bulletin, 29, 495-497.
Linasset P. and Cornuet P. (1949).
Recherche du Virus de la mosaïque du tabac dans les méristèmes de plantes infectées.
C.R.Ac.Sci. Paris 228, 1971-1972.
White P. (1934).
Multiplication of the Virus of tov-bacco and aucuba mosaic on growing exsised tomato roots.
Phytopathology, 24, 1003-1011.
Phytesia
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