La domestication des plantes (non évaluable à l'épreuve écrite)

I. La sélection des plantes domestiquées : de la domestication initiale aux biotechnologies

La culture des plantes pour l'alimentation humaine mais aussi l'habillement, l'énergie, la médecine, etc., constitue un enjeu majeur pour l'humanité. Les espèces végétales actuellement cultivées sont issues d'une domestication d'espèces végétales initialement sauvages. Au Néolithique, la domestication a consisté en une sélection artificielle d'espèces sauvages utiles à cultiver. Puis cette sélection s'est poursuivie selon différentes modalités : sélection des caractères intéressants (sélection massale), hybridations spontanées ou provoquées entre variétés ou espèces différentes, mutations spontanées, etc. Cette sélection artificielle était empirique et reposait sur le contrôle génétique des caractères des plantes transmissibles à leur descendance. Une espèce était souvent soumise à une sélection variétale, générant des variétés adaptées localement. Les caractères sélectionnés (car intéressants pour la culture et l'utilisation de ces plantes) se révèlent souvent défavorables à leur culture en milieu sauvage, à cause de la perte des défenses chimiques ou des capacités de dissémination.
Depuis la fin du xix^e siècle, la sélection moderne et programmée a remplacé la sélection empirique. Elle utilise différentes méthodes. L'hybridation, qui s'effectue sur plusieurs années, crée de nouvelles variétés. Elle consiste en la répétition de sélections et de croisements de variétés différentes pour transférer un caractère intéressant d'une variété à une autre. L'hybridation entre deux espèces différentes peut former une nouvelle espèce. L'essor récent des biotechnologies permet la production de nouvelles variétés par génie génétique, un ensemble de techniques de modifications du génome. Parmi elles, la transgénèse permet d'introduire dans le génome des cellules végétales un gène d'intérêt, qui confère à la plante, appelée « OGM » (Organisme Génétiquement Modifié), de nouveaux caractères, tels que des résistances à des parasites ou des tolérances à des herbicides. Dernièrement, l'utilisation des outils d'édition du génome permet d'en effectuer des modifications limitées et ciblées pour inactiver un gène ou le modifier. Ces plantes dont le génome est faiblement modifié sont qualifiées de « nouveaux OGM ». La création actuelle de nouvelles variétés végétales est ainsi devenue de plus en plus rapide.

II. La biodiversité des plantes domestiquées

Une espèce domestiquée présente souvent de nombreuses variétés. Cette diversité génétique ou allélique résulte de mutations dans des gènes particuliers. La biodiversité des plantes domestiquées a longtemps été importante, mais l'étude des génomes montre un appauvrissement actuel et global de cette diversité. Depuis plusieurs dizaines d'années, la culture massive d'un faible nombre de variétés parmi les plus productives entraîne une homogénéisation génétique, réduisant la biodiversité des plantes cultivées. Plusieurs exemples historiques, comme la famine irlandaise au xix^e siècle, attestent des risques de cette faible biodiversité pour les populations humaines. Il est important de conserver des variétés végétales diversifiées peu productives, mais porteuses de caractères potentiellement intéressants dans le futur et constitutives de ressources génétiques. De plus, l'extension des cultures et la perte, lors de la sélection, de caractères favorables à la culture des plantes en milieu sauvage favorisent le développement des maladies infectieuses végétales. Ces fragilités doivent être compensées par des pratiques culturales adaptées, telles que la réduction de l'usage des intrants, la limitation des ravageurs par lutte biologique, etc.

III. Conséquences évolutives de la domestication des plantes pour les populations humaines

La sélection exercée par l'être humain sur les plantes cultivées au cours des siècles s'est donc établie au sein d'une relation mutualiste, dont les plantes et les êtres humains retirent chacun un bénéfice. La domestication des plantes a des conséquences importantes dans l'histoire des populations humaines, en contribuant notamment à la sélection de certains caractères humains. Par exemple, les populations humaines présentent une grande variabilité interindividuelle en ce qui concerne la quantité d'amylase salivaire, une enzyme hydrolysant l'amidon en maltose. Or, les individus ayant un régime riche en amidon possèdent davantage de copies du gène de l'amylase salivaire que des individus ayant un régime pauvre en amidon, ce qui explique les différences observées dans les quantités de cette enzyme. Ainsi, lorsque l'alimentation est riche en amidon, un nombre élevé de copies du gène de l'amylase salivaire conférerait un avantage sélectif, illustrant qu'une évolution culturelle, ici de nature agricole et alimentaire, peut être à l'origine d'une évolution génétique humaine. Les relations mutualistes entre les populations humaines et les plantes domestiquées se caractérisent donc par une coévolution, où l'espèce humaine favorise l'essor des plantes cultivées, tandis que ces plantes contribuent au développement des populations humaines.
Exercice n°1Exercice n°2Exercice n°3Exercice n°4Exercice n°5