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UN...
Remerciement
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Remerciement
Ce mémoire a été accompli sous la direction de Mme Fyad-
Lameche F/Z, ...
Table des matières
Chapitre I : Généralités sur la tomate
Introduction 1
I.1- Introduction 2
I.2- Intérêt de la culture de...
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  2. 2. Remerciement Remerciement Remerciement Remerciement Ce mémoire a été accompli sous la direction de Mme Fyad- Lameche F/Z, Professeur à l’Université d’Oran Es-Sénia. Je tiens à lui exprimer ma plus profonde reconnaissance pour m´avoir épaulé tout au long de ce travail, pour m´avoir fait profiter de ses connaissances et pour son soutien précieux lors de la rédaction de ce mémoire malgré ses très nombreuses charges. Je souhaite remercier également toute l’équipe du laboratoire de génétique et amélioration des plantes pour l’aide, le temps et l’attention qu’ils m’ont accordés pendant ces années. Ma gratitude et mes vifs remerciements vont aussi à Mr Bekki Abdelkader, Professeur au Département de Biotechnologie de l’Université d’Oran Es-Sénia qui n’a pas hésiter à présider le jury de ce mémoire. J’exprime aussi mes vifs remerciements à Mr Lothmani B, Professeur à l’Université de Mostaganem, Mr Hadjadj A, Professeur à l’Université d’Oran Es-Sénia et à Mr Henni J, Professeur à l’Université d’Oran Es-Sénia de me faire l’honneur de participer à mon jury de thèse. Je voudrais remercier mon père, ma mère, mes frères, pour tout le soutien, la confiance et leurs mots d´encouragement qu´ils m´ont accordés. Mais surtout à toi, Djawed mon mari, mon confident, mon partenaire. Merci pour ton soutien, ta patience et tes encouragements. Enfin, merci à toute l’équipe du laboratoire de génétique et amélioration des plantes qui m’a accueillie chaleureusement. Je garderai un merveilleux souvenir de leur amitié et de leur aide.
  3. 3. Table des matières Chapitre I : Généralités sur la tomate Introduction 1 I.1- Introduction 2 I.2- Intérêt de la culture de tomate 3 I.2.1- Alimentation humaine 3 I.2.2- Phytothérapie 3 I.3- Importance économique de la plante 4 I.3.1- Dans le monde 4 I.3.2- En Algérie 5 I.4- Origine phylogénétique de la plante 6 I.5- Les variétés cultivées 7 I.6- Biologie de la tomate 11 I.6.1- Morphologie de la plante 11 I.6.2- La biologie florale 11 I.6.3- La fructification et la maturation des tomates 12 I.6.4- La graine 12 I.6.5- La pollinisation des tomates 13 I.6.6- Types de croissance des pieds de tomates 14 I.6.6.1- Croissance indéterminée 14 I.6.6.2- Croissance déterminée 14 I.6.6.3- Croissance semi déterminée 14 I.7- Problèmes phytosanitaires 15 I.7.1-Variétés résistantes 15 I.7.2- Amendements organiques et minéraux 15 I.7.3- Moyens de lutte biologique 16 I.8- Amélioration de la plante et culture in vitro 16 I.8.1- Amélioration de la tomate pour la résistance aux maladies 17 I.8.2- Amélioration de la tomate pour la résistance à la sécheresse 17 I.8.3- Amélioration de la qualité gustative des tomates 17
  4. 4. Chapitre II : La culture in vitro II.1- Introduction 20 II.2- Qu'est-ce que la culture in vitro? 21 II.2.1- Définition 21 II.2.2- Historique et fondement de la culture in vitro 21 II.2.2.1- Historique 21 II.2.2.2- Fondement 22 a- La différenciation 22 b-La dédifférenciation 23 c- La totipotence 24 II.3- Les applications de la culture in vitro 24 II.3.1- Le sauvetage d'embryons 24 II.3.2- La micropropagation 24 II.3.2.1- Cultures de méristème 25 II.3.2.2- Organogenèse 26 a- Caulogenèse 26 b-Rhizogenèse 27 II.3.2.3- L'embryogenèse somatique 27 II.3.3- Production de plantes haploïdes 28 II.3.4- Culture et fusion des protoplastes 28 II.3.5- La variation somaclonale et la culture in vitro 28 II.4- Les bénéfices de la culture in vitro 29 II.4.1- Collection de génotypes et état physiologique du matériel conservé 29 II.4.2- Obtention de matériels indemnes de maladies 30 II.4.3- Développement de méthodes de production de plants 30 I.8.4- Les tomates OGM créées 18 I.8.4.1- Tomates transgéniques 1401F, H282F, 11013F et 7913F 18 I.8.4.2- Tomate transgénique 1345-4 19 I.8.4.3- Tomate transgénique contre le cancer 19
  5. 5. II.4.4- La culture in vitro au service de l'amélioration variétale 30 II.5- Les problèmes liés à la culture in vitro 31 II.5.1- La vitrification 31 II.5.2- La perte de caractères intéressants 31 II.5.3- Problèmes inhérents à la technique 31 II.5.3.1- L’asepsie 31 II.5.3.2- L’acclimatation 32 II.5.3.3- L’apparition d’anomalies génétiques 32 II.6 - Le milieu de culture 32 II.6.1- Les éléments minéraux 32 II.6.1.1- Les macroéléments 32 II.6.1.2- Les microéléments 32 II.6.2 - Les éléments organiques 33 II.6.2.1- Les sucres 33 II.6.2.2- Les vitamines 33 II.6.2.3- Les acides aminés 33 II.6.3 – Les régulateurs de croissance 33 II.6.3.1 - Les auxines 33 II.6.3.2- Les cytokinines 34 II.6.3.3- Les gibbérellines 34 II.6.4- Les géloses 34 II.7 - Facteurs de la régénérabilité 34 II.7.1- Effet de l'explant 34 II.7.1.1- L'âge physiologique et ontogénique de l'organe 35 II.7.1.2- L'époque du prélèvement 35 II.7.1.3- La taille de l'explant 35 II.7.2- Influence du génotype 35 II.7.3- Influence du milieu de culture 36 II.7.4- Les régulateurs de croissance 37 II.7.5- Influence de la source carbonée 39
  6. 6. Chapitre III : L’embryogénèse somatique Chapitre IV : Matériels et méthodes IV.1- Objectif recherché 51 IV.2- Première expérience : essai préliminaire 51 IV.2.1- Matériel végétal 52 IV.2.2- Méthodes 52 IV.2.2.1- Désinfection des graines 52 IV.2.2.2- Germination des graines 52 IV.2.2.3- Choix du milieu de culture 52 IV.2.2.4- Mise en culture 53 IV.2.2.5- Dispositif de l’essai 54 IV.2.2.6- Méthode d’évaluation 54 IV.3- Deuxième expérience : Embryogenèse somatique directe à partir d’explants issus de III.1- Introduction 41 III.2- Présentation de l’embryogenèse somatique 41 III.3- Analyse de l’embryogenèse somatique par la génomique 43 III. 4- Les molécules signal participant au développement des embryons somatiques 43 III.5- Le contrôle hormonal de l’embryogenèse 44 III.5.1- Rôle de l’auxine 44 III.5.2- Rôle des cytokinines 45 III.6- Origine et développement des embryons somatiques 45 III.7- Différences entre l’embryogenèse somatique et l’embryogenèse zygotique 46 III.8- Intérêt de l'embryogenèse somatique 47 III.9- Les principaux stades de l’embryogenèse somatique 50 III.9.1- Initiation et prolifération du tissu embryogénique 50 III.9.2- Maturation des embryons somatiques 50 III.9.3- Germination des embryons somatiques 50 III.9.4- Culture en serre et transplantation sur le terrain 50
  7. 7. jeunes plantules chez cinq variétés de tomate 55 IV.3.1- Condition de culture des plantes mère et obtention des explants 55 IV.3.2- Les explants 55 IV.3.3- La mise en culture 56 IV.3.4- Le repiquage 57 IV.3.5- Dispositif de l’essai 57 IV.4- Répétition de la deuxième expérience : Embryogenèse somatique directe à partir d’explants issues de jeunes plantules chez cinq variétés de tomate 58 IV.4.1- La mise en culture 58 IV.5- Troisième expérience : Embryogenèse somatique à partir d’embryons immatures 59 IV.5.1- Condition de culture des plantes mère et obtention des explants 59 IV.5.2- Les explants 59 IV.5.3- Milieux et conditions de culture 59 IV.5.4- Dispositif de l’essai 60 Chapitre V : Résultats et discussion Chapitre VI : Références bibliographiques V.1- Première expérience : Essai préliminaire 61 V.1.1- Résultats obtenus 61 V.1.2- Discussion et conclusion 69 V.2- Embryogenèse somatique directe à partir d’explants issues de jeunes plantules 71 V.2.1- Résultats obtenus 71 V.3- Embryogenèse somatique directe à partir d’embryons immatures 81 V.3.1- Résultats obtenus et discussion 81 V.3.2- Conclusion 83 Conclusion générale et perspectives 85 VI- Références bibliographiques 87-100
  8. 8. Liste des tableaux Tableau 1 : Valeur nutritive d’une portion de tomate Tableau 2 : Production mondiale de tomate en tonnes Tableau 3 : Espèces sauvages du genre Lycopersicon Tableau 4 : Interfertilité des espèces sauvages avec l’espèce Lycopersicon esculentum Tableau 5 : Caractères morphologiques et physiologiques de quelques variétés de tomate Tableau 6 : Techniques de culture in vitro et leurs principales applications Tableau 7 : Variétés testées Tableau 8 : Différentes concentrations d’hormones testées Tableau 9 : Dispositif de l’essai Tableau 10 : Composition des différents milieux testés pour l’induction de l’embryogenèse somatique directe Tableau 11 : Composition du milieu de MURASHIGE et SKOOG (M.S) en macro et microéléments Tableau 12 : Solution de vitamines de MURASHIGE et SKOOG (M.S) Tableau 13 : Dispositif de l’essai Tableau 14 : Composition des différents milieux testés Tableau 15 : Dispositif de l’essai Tableau 16 : Pourcentage d’explants callogènes après 30 jours de mise en culture chez la variété AGO pour chaque milieu et chaque type d’explant Tableau 17 : Pourcentage d’explants callogènes après 30 jours de mise en culture chez la variété RG pour chaque milieu et chaque type d’explant Tableau 18 : Pourcentage d’explants callogènes après 30 jours de mise en culture chez la variété HZ pour chaque milieu et chaque type d’explant Tableau 19 : Pourcentage d’explants callogènes après 30 jours de mise en culture chez la variété Top 48 pour chaque milieu et chaque type d’explant Tableau 20 : Pourcentage d’explants embryogenèses chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSI. 3 5 7 8 9 29 52 53 54 55 56 56 57 59 60 64 65 66 67 77
  9. 9. Tableau 21 : Pourcentage d’explants embryogenèses chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSI Tableau 22 : Pourcentage d’explants organogènes chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSI Tableau 23 : Pourcentage d’explants organogènes chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSII 78 79 80
  10. 10. Liste des figures Figure 1 : Fleur de tomate Figure 2 : Diagramme floral Figure 3 : Fleur autogame Figure 4 : Fleur allogame Figure 5 : Embryogenèse somatique et zygotique chez la carotte Figure 6 : Embryogenèse somatique : intégration dans un programme d’amélioration, pour la fabrication de variétés multi clonales et la diffusion de plants améliorés Figure 7 : Cals formés chez la variété HZ sur milieu II2 après un mois de mise en culture Figure 8 : Formation de racines sur les cals issus de cotylédons et d’hypocotyles d’AGO sur milieu I1 Figure 9 : Pourcentage d’explants callogènes chez la variété AGO après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS +2,4D) Figure 10 : Pourcentage d’explants callogènes chez la variété RG après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS +2,4D) Figure 11 : Pourcentage d’explants callogènes chez la variété HZ après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS + 2,4D) Figure 12 : Pourcentage d’explants callogènes chez la variété Top 48 après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS + 2,4D) Figure 13 : Pourcentage d’explants callogènes chez les quatre variétés testées après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS +2,4D) Figure 14 : Pourcentage d’explants callogènes chez les quatre variétés testées après 30 jours de mise en culture sur le milieu I (MS + 2,4D) Figure 15 : Différents stades de développement des embryons somatiques Figure 16 : Explants de cotylédons exprimant à la fois une réponse d’organogénèse et d’embryogénèse somatique chez la variété MCH. Figure 17 : Explants de cotylédons exprimant à la fois une réponse d’organogénèse et d’embryogénèse somatique chez les variétés HZ et RG. 12 12 14 14 35 42 62 63 64 65 66 67 68 69 73 74 75
  11. 11. Figure 18 : Vitroplants régénérés par organogénese Figure 19 : Vitroplants régénérés par embryogenèse somatique. Figure 20 : Pourcentage d’explants embryogenèses chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSI. Figure 21 : Pourcentage d’explants embryogenèses chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSII. Figure 22 : Pourcentage d’explants organogènes chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSI. Figure 23 : Pourcentage d’explants organogènes chez les cinq variétés testées après deux mois de mise en culture sur les milieux MS1, MS2, MS3 pour les plantes mères cultivées sur milieu MSII. Figure 24 : Cals formes à partir d’embryons immatures chez deux variétés de tomates (HZ et MMD) après deux mois de mise en culture sur milieux d’initiations Figure 25 : Structures globulaires apparaissant par cal après repiquage sur milieu de régénération MS8 76 76 77 78 79 80 84 84
  12. 12. Liste des abréviations MS : MURASHIGE et SKOOG, (1962) AIA : Acide - indolylacétique ANA : Acide naphtalène acétique 2,4-D : Acide 2,4- dichlorophénoxyacétique BAP : 6 - benzyladénine GA3 : Gibberélline mg/l : milligramme par litre H : Hypocotyle C : Cotylédon µM : Micromole MT : Méristème terminal
  13. 13. ABSTRACT The tomato is an annuel plant belonging of the solanaceous familly, it was cultivated in the hold world. It is by volume of production, the second vegetable after potato. This present study representes an interest for the genetic improvement of tomato. The investigation ways are orgnogenesis and direct somatic embryogenesis (formation of somatic embryos without callogenesis phase), from explants of cotyledons, the hypocotyls, shoot apical meristems and immature embryos of five tomato varieties (Rio grande, Heinz, Agora, Merveille des marchés and Marmande). The culture was carried out on MS medium added with auxines (2,4D and ANA) and cytokinines (BAP and Kinetine) at various concentrations. The observations showed a variation in responses according to the nature, the hormone concentration and the explant origin. The results revealed that cytokinines rich medium (BAP) allowed induction of vegetative parts (caulogenesis) from hypocotyls and cotyledons explants and from shoot apical meristems with whole genotyps tested except for agora which appeared recalcitrant. The transfert of leafed seedling on MS medium added with ANA allowed their developement and also their rooting. The embryons are formed directly on the explant (directe somatic embryogenesis). The embryons were obtained after one month of the culture on MS medium containing cytokinine (BAP), with different concentrations. The best embryogenesis productions are obtained with cotyledons explants for Heinz and Merveille des marchés genotyps (case of mothers plants cultivated in MSI medium) and also from Heinz and Rio grande genotyps (case of mothers plants cultivated in MSII medium). The developement of somatic embryos requires their transfer on MS medium without growth regulators. In vitro micropropagation by somatic embryogenesis of the five varieties of tomatos tested on MS medium with various growth regulators opens a promising way for fast multiplication of theses varieties. Key words : Tomato, in vitro culture, direct organogenesis, direct somatic embryogenesis, culture medium, explant, growth regulators, micropropagation.
  14. 14. RESUME La tomate est une plante annuelle de la famille des Solanacées. Elle est cultivée dans presque tous les pays du monde. C’est par le volume de production, le deuxième légume derrière la pomme de terre. Le présent travail représente un intérêt pour l'amélioration génétique de la tomate. Les voies à explorer sont l'organogenèse et l'embryogenèse somatique directe (formation d'embryons somatiques sans passage par la phase de callogenèse), à partir d’explants de cotylédons, d’hypocotyles, de méristèmes terminaux et d’embryons immatures de cinq variétés de tomates (Rio grande, Heinz, Agora, Merveille des marchés and Marmande). La mise en culture est réalisée sur le milieu MS additionné d’auxines (2,4D et ANA) et de cytokinines (BAP, Kinétine) à différentes concentrations. Les observations montrent une variabilité de réponses en fonction de la nature, la concentration de l’hormone et de l’origine de l’explant. Les résultats révèlent que les milieux riches en cytokinines (BAP) permettent l'obtention de parties végétatives (caulogenèse) à partir d'explants d’hypocotyles, de cotylédons et de méristèmes terminaux avec l'ensemble des génotypes testés sauf Agora qui se montre récalcitrante. Le repiquage des pousses feuillées, sur milieu MS additionné d’ANA a permis leur développement et aussi leur enracinement. Les embryons se forment directement sur l'explant (embryogenèse somatique directe). Les embryons sont obtenus après un mois de culture sur milieu de culture contenant une cytokinine, la BAP, à différentes concentrations. Les meilleures productions embryogènes sont obtenues avec les explants de cotylédons pour les génotypes Heinz et Merveille des marchés (cas des plantes mères cultivées sur milieu MSI) et les génotypes Heinz et Rio grande (cas des plantes mères cultivées sur MSII). Le développement des embryons somatiques nécessite leur transfert sur un milieu dépourvu de régulateurs de croissance. La micropropagation in vitro par embryogenèse somatique des cinq variétés de tomates testées sur milieu MS additionné de différents régulateurs de croissances ouvre une voie prometteuse pour la multiplication rapide de ces variétés. Mots clés : Tomate, culture in vitro, organogenèse directe, embryogenèse somatique directe, milieux de culture, explant, régulateurs de croissance, micropropagation.
  15. 15. ‫ﻣـــﻠﺨـــــــﺺ‬ ‫ﻛﻞ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫ﺗﺰرع‬ ‫و‬ ‫اﻟﺒﺎذﻧﺠﺎﻧﻴﺎت‬ ‫ﻓﺼﻴﻠﺔ‬ ‫إﻟﻰ‬ ‫ﻳﻨﺘﻤﻲ‬ ‫ﺳﻨﻮي‬ ‫ﻧﺒﺎت‬ ‫ﻫﻲ‬ ‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫اﻟﺒﻄﺎﻃﺎ‬ ‫ﺑﻌﺪ‬ ‫اﻹﻧﺘﺎج‬ ‫ﻛﻤﻴﺔ‬ ‫ﺣﻴﺚ‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫اﻟﺜﺎﻧﻴﺔ‬ ‫اﻟﻤﺮﺗﺒﺔ‬ ‫ﺗﺤﺘﻞ‬ ‫ﻛﻤﺎ‬ ‫ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ‬ ‫اﻟﻌﺎﻟﻢ‬ ‫ﺑﻠﺪان‬ . ‫و‬ ‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫ﻟﻨﺒﺎت‬ ‫اﻟﻮراﺛﻲ‬ ‫اﻟﺘﺤﺴﻴﻦ‬ ‫أﺟﻞ‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫ﻣﺼﻠﺤﺔ‬ ‫اﻟﺤﺎﻟﻲ‬ ‫اﻟﻌﻤﻞ‬ ‫ﻳﻤﺜﻞ‬ ‫ﻃﺮﻳﻖ‬ ‫ﻋﻦ‬ ‫اﻟﺠﻨﻴﻨﻲ‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬ ‫و‬ ‫اﻟﻌﻀﻮي‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬ ‫ﻫﻲ‬ ‫اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ‬ ‫اﻟﻄﺮق‬ ‫ﻓﺈن‬ ‫ﻣﻨﻪ‬ ‫اﻟﻨﺴﻴﺠﻴﺔ‬ ‫اﻟﺨﻼﻳﺎ‬ . ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻟﺰراﻋﺔ‬ ‫ﺗﺘﺤﻘﻖ‬ (Murachige et Skoog) ‫ﻫﺮﻣﻮﻧﺎت‬ ‫إﻟﻴﻪ‬ ‫ﻣﻀﺎف‬ ‫اﻟﻨﻤﻮ‬ 2,4D) ‫و‬ (ANA ‫و‬ (BAP) ‫ﻣﻦ‬ ‫اﻧﻄﻼﻗﺎ‬ ‫ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ‬ ‫ﺑﺘﺮاﻛﻴﺰ‬ ) ‫اﻟﻔﻠﻘﺘﻴﻦ‬ , ‫اﻟﺴﻮﻳﻘﺔ‬ ‫اﻟﻨﻬﺎﺋﻲ‬ ‫اﻹﻧﺸﺎﺋﻲ‬ ‫اﻟﻨﺴﻴﺞ‬ ‫و‬ ( ‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫اﻟﺨﻤﺴﺔ‬ ‫ﻟﻠﻔﺼﺎﺋﻞ‬ (RG, HZ, AGO, MMD, MCH) . ‫اﻟﻬ‬ ‫ﺗﺮﻛﻴﺰ‬ ‫و‬ ‫ﻟﻄﺒﻴﻌﺔ‬ ‫ﺗﺒﻌﺎ‬ ‫ذﻟﻚ‬ ‫و‬ ‫اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫ﺗﻐﻴﺮات‬ ‫اﻟﻤﻼﺣﻈﺎت‬ ‫ﺗﻈﻬﺮ‬ ‫ﺮﻣﻮن‬ ‫اﻟﺰراﻋﻴﺔ‬ ‫اﻟﻘﻄﻌﺔ‬ ‫ﻧﻮع‬ ‫و‬ . ‫ﺑﺎﻟﺴﻴﺘﻮﻛﻴﻨﻴﻦ‬ ‫اﻟﻐﻨﻴﺔ‬ ‫اﻟﻮﺳﺎﺋﻂ‬ ‫أن‬ ‫اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ‬ ‫ﺗﺒﻴﻦ‬ ‫ﻛﻤﺎ‬ (BAP) ‫زراﻋﻴﺔ‬ ‫أﺟﺰاء‬ ‫ﻋﻠﻰ‬ ‫اﻟﺤﺼﻮل‬ ‫ﺗﻤﻜﻦ‬ ) ‫اﻷوراق‬ ‫و‬ ‫اﻟﺴﺎق‬ ‫ﺗﻜﻮن‬ ( ‫ﻣﻦ‬ ‫اﻧﻄﻼﻗﺎ‬ ) ‫اﻟﻔﻠﻘﺘﻴﻦ‬ , ‫اﻟﻨﻬﺎﺋﻲ‬ ‫اﻹﻧﺸﺎﺋﻲ‬ ‫اﻟﻨﺴﻴﺞ‬ ‫و‬ ‫اﻟﺴﻮﻗﻴﺔ‬ ( ‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫أﻧﻮاع‬ ‫ﻛﻞ‬ ‫ﻣﻊ‬ ‫ﻧﻮع‬ ‫إﻻ‬ ‫اﻟﻤﺨﺘﺒﺮة‬ AGORA . ‫ﻋﻠﻴﻬﺎ‬ ‫ﺣﺼﻠﻨﺎ‬ ‫اﻟﺘﻲ‬ ‫اﻟﺰراﻋﻴﺔ‬ ‫اﻷﺟﺰاء‬ ‫ﻧﻘﻞ‬ ‫ﺳﻤﺢ‬ ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫ﺗﺠﺪﻳﺮﻫﺎ‬ ‫و‬ ‫ﺑﺘﻄﻮرﻫﺎ‬ MS ‫ﻫﺮﻣﻮن‬ ‫ﺑﺈﺿﺎﻓﺔ‬ ANA . ‫اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻞ‬ ‫اﻟﺰراﻋﻲ‬ ‫اﻟﺠﺰء‬ ‫ﻓﻮق‬ ‫ﻣﺒﺎﺷﺮة‬ ‫اﻷﺟﻨﺔ‬ ‫ﺗﺘﻜﻮن‬ ) ‫ﻣﺒﺎﺷﺮ‬ ‫ﺟﻨﻴﻨﻲ‬ ‫ﺗﻜﺎﺛﺮ‬ ( ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻟﺰراﻋﺔ‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫ﺷﻬﺮ‬ ‫ﺑﻌﺪ‬ ‫ﻋﻠﻴﻬﺎ‬ ‫اﻟﺤﺼﻮل‬ ‫ﺗﻢ‬ MS ‫ﺗﺮاﻛﻴﺰ‬ ‫إﻟﻴﻪ‬ ‫ﻣﻀﺎف‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ‬ BAP ‫ﻋ‬ ‫اﻟﺘﺤﺼﻞ‬ ‫ﺗﻢ‬ ‫ﻗﺪ‬ ‫و‬ ‫ﻛﻤﺎ‬ ‫ﻟﻨﻮع‬ ‫إﻧﺘﺎج‬ ‫أﻓﻀﻞ‬ ‫ﻠﻰ‬ HZ ‫و‬ MCH ‫ﻋﻦ‬ ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻷم‬ ‫اﻟﻨﺒﺎت‬ ‫زراﻋﺔ‬ ‫ﺣﺎﻟﺔ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻔﻠﻘﺘﻴﻦ‬ ‫ﻃﺮﻳﻖ‬ 60 μm) MSI ‫ﻣﻦ‬ (BAP ‫و‬ ‫ﻧﻮع‬ HZ ‫و‬ RG ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻷﺧﺮ‬ ‫ﻧﺒﺎﺗﺎت‬ ‫زراﻋﺔ‬ ‫ﺣﺎﻟﺔ‬ ‫ﻓﻲ‬ 90 μm) MSII ‫ﻣﻦ‬ (BAP ‫اﻟﻨﻤﻮ‬ ‫ﻫﺮﻣﻮﻧﺎت‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫ﻣﺠﺮد‬ ‫وﺳﻂ‬ ‫إﻟﻰ‬ ‫اﻟﺴﻮﻣﺎﺗﻴﻜﻴﺔ‬ ‫اﻷﺟﻨﺔ‬ ‫ﺗﻄﻮر‬ ‫ﻳﺤﺘﺎج‬ .
  16. 16. ‫ﻟﻠﻔﺼﺎ‬ ‫اﻟﻤﺨﺒﺮي‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬ ‫وﺳﻂ‬ ‫ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻤﺨﺘﺒﺮة‬ ‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫ﻣﻦ‬ ‫اﻟﺨﻤﺴﺔ‬ ‫ﺋﻞ‬ (Murachige et Skoog) ‫ﻣﻦ‬ ‫واﻋﺪة‬ ‫ﻃﺮق‬ ‫ﺗﻔﺴﺢ‬ ‫اﻟﻨﻤﻮ‬ ‫ﻣﻨﻈﻤﺎت‬ ‫ﻣﺨﺘﻠﻒ‬ ‫إﻟﻴﻬﺎ‬ ‫ﻣﻀﺎﻓﺔ‬ ‫اﻷﻧﻮاع‬ ‫ﻟﻬﺬه‬ ‫اﻟﺴﺮﻳﻊ‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬ ‫أﺟﻞ‬ . ‫اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﻴﺔ‬ ‫اﻟﻜﻠﻤﺎت‬ : ‫اﻟﻌﻀﻮي‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬، ‫اﻟﻨﻤﻮ‬ ‫ﻣﻨﻈﻤﺎت‬ ،‫زراﻋﻴﺔ‬ ‫وﺳﺎﺋﻂ‬ ،‫اﻟﻤﺨﺒﺮﻳﺔ‬ ‫اﻟﺰراﻋﺔ‬ ،‫اﻟﻄﻤﺎﻃﻢ‬ ‫اﻟﻤﺨﺒﺮي‬ ‫اﻟﺘﻜﺎﺛﺮ‬ , ‫اﻟﺘﻜﺎﺛ‬ ‫اﻟﺠﻨﻴﻨﻲ‬ ‫ﺮ‬ .
  17. 17. 1 INTRODUCTION : La tomate est la culture la plus répandue dans le monde après la pomme de terre. La production mondiale de la tomate en 2004 a atteint 115.950.851 Mt, dont les trois grands producteurs mondiaux sont la Chine, les Etats-Unis et la Turquie (Faostat, 2004). Elle est adaptée à des conditions de cultures très variées et est destinée à la consommation en frais ou à la transformation industrielle (Philouse, 1999). La culture de la tomate en Algérie a démarré dans les années 1920, dans la région de l’Est avec la création de la première conserverie TOMACOOP à Annaba. Les surfaces consacrées à la tomate d’industrie ont augmenté, pour passer de 100 hectares en 1930 à 2000 en1960, pour arriver à une fourchette comprise entre 24000 et 31000 hectares ces dernières années. La tomate est multipliée par graines et le marché des semences hybrides demeure de plus en plus tributaire de l’importation et on sait que le seul kilogramme de semences hybrides peut couter entre 300000 et 2000000 dinars. La culture in vitro permet de contourner ce problème, dans la mesure où les embryons somatiques obtenus à partir des explants de plantes hybrides constituent un matériel adéquat pour la multiplication conforme. Contrairement à d’autres espèces, la technique de la micropropagation de la tomate est loin d’être maitrisée en laboratoire et encore moins pour la production de plants à l’échelle industrielle. La capacité d’induction de l’organogenèse qui est la base fondamentale de la multiplication végétative et de l’embryogenèse somatique qui est la méthode de régénération la plus performante pour la propagation clonale du fait de son taux de multiplication élevé et la production des graines artificielles par cryoconservation des cultures embryogènes, laisse entrevoir la possibilité de disposer à volonté de matériel juvénile et d’un moyen de reproduction conforme pour les plantes à grande diffusion telle que la tomate.
  18. 18. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 2 I .1- Introduction : La tomate (Solanum lycopersicum L. ou Lycopersicon lycopersicum L.), est une plante annuelle de la famille des Solanacées (Guignard, 2001), Cette espèce est originaire du Nord- ouest de l'Amérique du Sud. Le terme désigne aussi ce fruit charnu, qui est l'un des aliments les plus importants dans l'alimentation humaine et qui se consomme frais ou transformé. Elle est cultivée sous presque toutes les latitudes, sur une superficie d'environ 3 millions d'hectares, ce qui représente près du tiers des surfaces mondiales consacrées aux légumes (Philouse et Laterrot, 1992). Longtemps appelée "pomme d'amour" ou "pomme d'or", son nom de « tomate » n'a été accepté par l'Académie française qu'en 1835. Elle a aussi été appelée Lycopersicon esculentum. Cependant, des études récentes en génomique classent la tomate dans le genre Solanum, le même que la pomme de terre. L'introduction en France fut lente. En 1600, Olivier de Serres, un des premiers agronomes français, classe la tomate parmi les plantes d’ornement. La tomate est originaire des Andes, en Amérique du Sud, où l’on trouve encore aujourd'hui des formes sauvages. On croit que l'ancêtre de l'espèce cultivée pourrait être la tomate cerise, Lycopersicon esculentum var. cerasiforme. Introduite en Amérique centrale et au Mexique à une époque préhistorique, il y a plus de 2 000 ans par le vent, les cours d'eau, les oiseaux ou les Indiens migrant vers le nord, elle a trouvé là un terrain fertile à son établissement. Elle a d'abord été introduite en Espagne au XVIe siècle. Les Espagnols et les Italiens ont été les premiers à l'adopter comme aliment. C'est que l'odeur peu engageante de ses feuilles et de ses tiges, de même que sa ressemblance avec les plantes toxiques de la famille des Solanacées inspirent alors la méfiance. Au XVIIIe siècle, on la cultive de façon intensive en Italie et, à un moindre degré, dans les autres pays d'Europe. Les Italiens effectueront un travail considérable de sélection dans le but d'obtenir des fruits plus gros, plus lisses et à la peau plus épaisse, et mettront au point une technique efficace pour les sécher au soleil. Beaucoup plus tard, lorsque, par vagues successives, ils quitteront leur pays pour l'Amérique, ils amèneront avec eux leurs traditions culinaires qu'ils feront connaître aux Nord-américains. La même chose s'est produite en Chine où on ne l'adoptera qu'au XXe siècle, bien qu'elle y ait été introduite trois siècles auparavant (Philouse, 1999). Victime de son succès, la tomate a perdu, au cours de la deuxième moitié du XXe siècle, les qualités organoleptiques qui la caractérisaient auparavant, afin de satisfaire aux exigences de la production industrielle.
  19. 19. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 3 I.2- Intérêt de la culture de tomate: I.2.1- Alimentation humaine : La tomate présente une bonne valeur nutritive, elle est riche en potassium qui sert à équilibrer le pH du sang et à stimuler la production d’acide chlorhydrique par l’estomac, favorisant ainsi la digestion, en manganèse qui a son tour agit comme cofacteur de plusieurs enzymes qui facilitent une douzaine de différents processus métaboliques, et en cuivre qui est nécessaire à la formation de l’hémoglobine et du collagène. La tomate est aussi très riche en vitamine B3, B6, C, A, E et K (Chagnon et al., 2000). Tableau 1 : Valeur nutritive d’une portion de tomate (INAF, 2008). Poids/volume Tomate rouge moyenne, mûre, 123 g Calories 22 Protéines 1 ,1 g Glucides 4,8 g Lipides 0,3 g Fibres alimentaires 1,5 g La tomate tient une place importante dans l'alimentation humaine. Elle s'utilise en frais, en salade et en jus, ou transformée, sous forme de purée, de concentré, de condiment et de sauce. Des industries de transformation de la tomate sont implantées dans toutes les régions du monde et sont approvisionnées par des milliers d'hectares de culture mécanisée, c’est un aliment diététique, très riche en eau (plus de 90 %) et très pauvre en calories (22 kcal pour 123 grammes) (tableau1). I.2.2- Phytothérapie : Plusieurs études prospectives et épidémiologiques ont démontré qu’une consommation élevée de fruits et de légumes diminuait le risque de maladies cardiovasculaires, de certains cancers et d’autres maladies chroniques (Bazzano et Serdula, 2003). Quelques mécanismes d’action ont été proposés pour expliquer cet effet protecteur, la présence d’antioxydants dans les fruits et les légumes pourraient jouer un rôle. Les caroténoïdes sont les principaux composés antioxydants de la tomate, dont le plus abondant est le lycopène (Khachik et al., 2002). La tomate contient aussi une quantité non
  20. 20. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 4 négligeable de différents composés phénoliques (Vinson et al., 1998) (Raffo et al., 2006) qui contribuent aussi à son activité antioxydante (Takeoka et al., 2001). La pelure de la tomate contient davantage d’antioxydants (composés phénoliques, vitamine C et lycopène) que sa chair et ses graines (Kaur et al., 2004) (Toor, 2005). Les tomates sont les principales sources de lycopène, fournissant 85 % de ce caroténoïde (Barber, 2002). Ce composé exerce une importante action antioxydante ainsi que d’autres fonctions dans l’organisme (Heber et Lu, 2002). On lui attribue entre autres des effets hypocholestérolémiant et anti-inflammatoires ainsi que la capacité à empêcher la prolifération de certains types de cellules cancéreuses (Heber et Lu, 2002). Ainsi, des concentrations élevées de lycopène dans le sang ont été associées à de plus faibles incidences de certaines maladies chroniques, telles les maladies cardiovasculaires (Arab et Steck, 2000). La tomate contient plusieurs nutriments essentiels (antioxydants, vitamines, minéraux, fibres) qui exercent différents effets sur la santé. Ces composés actifs agissent de façon synergique. Cet effet ne serait pas observé lorsque l’on consomme un supplément de lycopène. La consommation des tomates, demeure donc le meilleur moyen de se prévaloir des bienfaits qui leurs sont attribués (Basu et Imrhan, 2006). I.3- Importance économique de la plante : I.3.1- Dans le monde : La tomate est cultivée dans presque tous les pays du monde. C'est, par le volume de production, le deuxième "légume" au plan mondial, derrière la pomme de terre (tableau 2). Pour les principaux pays francophones les chiffres de la production mondiale pour l’année 2004 sont : la France avec 843 220 tonnes, le Canada avec 805 090 tonnes, la Belgique avec 245 900 tonnes et la Suisse avec 29 600 tonnes. En France plus des trois quarts des semences de tomates autorisées à la vente sont celles de plantes hybrides F1 et 98% des semences sont sous brevet (FAO, 2004).
  21. 21. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 5 Tableau 2 : Production mondiale de tomate en tonnes (FAO, 2006). I.3.2- En Algérie : L’Algérie continue d’importer la tomate. Le volume de production en tomate fraîche demeure encore faible comparativement aux pays voisins, notamment la Tunisie et le Maroc. Le rendement actuel est estimé à 15 tonnes/hectare contre 45 à 75 tonnes en Tunisie et à 68 tonnes tonnes/hectare en Italie. En Chine, il est de 66 tonnes/hectare. Donc, le rendement de l’Algérie reste, loin de celui des pays concurrents bien qu’elle dispose d’atouts importants pour le développement de cette filière. Des spécialistes estiment que la filière de la tomate industrielle dispose d’un tissu industriel expérimenté, un potentiel agricole important mais mal exploité, un coût de main-d’œuvre très compétitif et un coût énergétique très concurrentiel. Mais, elle est pénalisée par plusieurs obstacles dont un contexte tarifaire Production en tonnes. Chiffres 2004-2005 Chine 30 143 929,00 24 % 31 644 040,00 26 % États-Unis 12 867 180,00 10 % 11 043 300,00 9 % Turquie 9 440 000,00 8 % 9 700 000,00 8 % Égypte 7 640 818,00 6 % 7 600 000,00 6 % Inde 7 600 000,00 6 % 7 600 000,00 6 % Italie 7 682 504,00 6 % 7 187 016,00 6 % Espagne 4 441 800,00 4 % 4 473 573,00 4 % Iran 4 200 000,00 3 % 4 200 000,00 3 % Brésil 3 515 567,00 3 % 3 303 530,00 3 % Mexique 2 148 130,00 2 % 2 148 130,00 2 % Russie 2 017 860,00 2 % 2 100 000,00 2 % Grèce 1 932 000,00 2 % 1 713 580,00 1 % Chili 1 200 000,00 1 % 1 230 000,00 1 % Maroc 1 201 230,00 1 % 1 201 230,00 1 % Ouzbékistan 1 245 470,00 1 % 1 200 000,00 1 % Ukraine 1 145 700,00 1 % 1 200 000,00 1 % Portugal 1 200 930,00 1 % 1 175 000,00 1 % Irak 988 000,00 1 % 1 000 000,00 1 % Syrie 920 000,00 1 % 920 000,00 1 % Tunisie 1 118 000,00 1 % 920 000,00 1 % Autres pays 21 780 606,00 18 % 20 752 357,00 17 % Total 124 429 724,00 100 % 122 311 756,00 100 %
  22. 22. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 6 défavorable, des cours mondiaux actuellement en baisse, des conditions de culture difficiles et des méthodes de production traditionnelles. Par conséquent, l’outil de production est sous- exploité et le rendement faible. L’Algérie pourrait jouer un rôle important sur les marchés internationaux si elle parvient à améliorer sensiblement ses rendements agricoles et rationaliser son industrie. Cette filière dispose, de plusieurs atouts pour se développer davantage, à condition que les différents intervenants, en l’occurrence les agriculteurs, les industriels et l’État, travaillent en étroite collaboration pour lui permettre d’être plus compétitive. Il s’agit notamment d’une mise à niveau des méthodes de travail des fellahs qui continuent à travailler avec des moyens traditionnels. L’industrie locale assure 85% des besoins. La production nationale est évaluée à 55 000 tonnes de double concentré de tomate en 2004 pour une superficie totale de 27 642 hectares dont 7 000 à Annaba et 8 000 à El-Tarf. La taille moyenne des exploitations agricoles est de 2,5 hectares (Fayçal, 2004). La filière de la tomate en Algérie est en crise. Une douzaine d’entreprises sont fermées sur les 17 existantes. D’autres encore risquent de fermer. Même les banques ne veulent plus accorder de crédits aux transformateurs, car ils considèrent que ce secteur n’est plus rentable. Et pourtant, la capacité de production du concentré de tomate en Algérie est de 160 000 tonnes par an. Non seulement les besoins de la consommation nationale, qui sont de 70 000 tonnes par an, peuvent être satisfaits, mais il est possible d’exporter le double concentré de tomate et même le triple vers d’autres pays, pourvu que le secteur soit relancé par des mesures concrètes. La reprise de la filière est conditionnée en premier lieu par la relance de l’agriculture (Mourad, 2008). I.4- Origine phylogénétique de la plante : La tomate appartient à la famille des solanacées, au genre Lycopersicon et à l’espèce Esculentum. Ce genre comprend 9 espèces distinguées par la couleur des fruits à maturité, le nombre de feuilles entre les bouquets floraux, leurs modes de reproductions et leur répartition géographique (Rick et al ., 1990) (tableau 3). Les espèces sauvages du genre Lycopersicon sont restées inféodées à leur zone d’origine, à l’exception de Solanum lycopersicum cerasiforme (Philouze, 1999).
  23. 23. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 7 Tableau 3 : Espèces sauvages du genre Lycopersicon (d’après Philouze, 1999). (1) AF: auto fertile; AI: auto-incompatible, (2) AUTO: autogame; ALLO: allogame; FAC: facultatif I.5- Les variétés cultivées : Les caractéristiques que l'on favorise aujourd'hui chez les tomates que l'on trouve sur le marché sont : une couleur bien rouge, la fermeté et une longue durée de conservation. Le goût est secondaire par rapport à ces critères. Ces caractéristiques ont été obtenues en faisant des croisements entre différentes variétés. On distingue cependant plusieurs catégories de tomates, selon le mode de croissance de la plante indéterminé ou déterminé et surtout selon le type de fruit. On a les variétés à fruit plat et côtelé, type Marmande, dont le poids est élevé puisqu'il peut dépasser 1 kg ; les variétés à fruit arrondi, dont le poids varie de 100 à 300 grammes, pour lesquelles il existe des hybrides dont les fruits se conservent longtemps, et les variétés à fruit allongé avec une extrémité arrondie, de type Roma, ou pointue, de type Chico (tableau 5). Ces dernières variétés sont destinées à l'industrie. Elles ont toutes un port déterminé et leurs fruits répondent à un certain nombre de critères technologiques liés à leur transformation (Tomodori, 2008). Espèces Couleurs du Fruits Nombre de feuilles par sympode Compatibilité (1) Mode de reproduction (2) L .esculentum var. cersiforme Rouge 3 AF AUTO L. pimpinellifolium Rouge 3 AF AUTO FAC L. cheesmanii Orange 3 AF AUTO L. hirsutum Vert 3 AF AI FAC ALLO L. parviflorum Vert 2 AF AUTO L. chmielewskii Vert 2 AF FAC L.piravianum Vert 2 AI ALLO L. chilense Vert 2 AI ALLO L. pennellii Vert 2 AI ALLO
  24. 24. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 8 Tableau 4 : Interfertilité des espèces sauvages avec l’espèce lycopersicon esculentum (Wikipédia, 2008). Espèces Caractéristiques Interfertilité avec lycopersicon esculentum Lycopersicon cheesmanii Tolérante au sel. + Lycopersicon chmielewskii Pousse dans les zones montagneuses (1000-3000 m) et humides des Andes. + Lycopersicon hirsutum Fruits verts, pousse dans les zones montagneuses (500-3300 m) et humides de l'Amérique du Sud. + Solanum lycopersicoides Pousse dans les zones montagneuses (1000-3000 m) et humides des Andes + Lycopersicon parviflorum Pousse dans les zones montagneuses (1000-3000 m) et humides des Andes + Lycopersicon pennellii à Fruits verts, pousse dans les milieux montagneux (500-1500 m) et secs de l'Amérique du Sud, présente de nombreux stomates sur la face supérieure de ses feuilles. Naturellement très sucrée. + Lycopersicon pimpinellifolium Fruits rouges. + Solanum rickii Fruits rouges. + Lycopersicon chilense Pousse dans les environnements secs du sud chilien, où son enracinement profond lui permet d'exploiter les rares réserves en eau. Elle a de longs bouquets floraux, de 14 à 20 centimètres. - Lycopersicon peruvianum Fruits verts. -
  25. 25. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 9 Tableau 5 : Caractères morphologiques et physiologiques de quelques variétés de tomate (tomodori, 2008). Variétés Caractères Absinthe Excellente tomate vert ambre, petit plant de 1,20 m. Un peu sensible au mildiou. African Beefsteak Variété type chair de bœuf, légèrement en forme de cœur, parfois plus aplatie et un peu côtelée. Chair de bonne qualité. . Aker's West Virginia Très grosse tomate, d'un beau rouge, un peu côtelée. Très charnue. Saveur intense de tomate du jardin à l'ancienne. Plant produisant un premier bouquet de 4 ou 5 tomates de plus de 500 g chacune. La production est moindre par la suite. Assez Tardive (80 à 85 jours). Variété à croissance indéterminée et à feuillage normal. Originaire des USA. Allegany Sunset Très belles tomates bigarrées, côtelées. Très bonne saveur. Amana Orange Belles tomates de type beefsteak, très charnues avec très peu de graines. Bonne saveur. Amana Pink Très belles tomates roses, charnues. Saveur excellente, parfumée. Ambre Tomate ronde légèrement aplatie, d'un bel orange. Fruits en grappes de quelques unités. Plant à croissance indéterminée, assez haut. Originaire de Russie. Amritsar aus India Variété de tomates rouge allongée, type Roma, avec un petit téton bien marqué. Adaptée pour faire sécher. Variété originaire du Pakistan ou d'Inde. Ananas Très belles tomates de couleur allant du jaune au rouge, bariolées. Tardive. Saveur excellente, parfumée et légèrement acidulée. Ananas Noire Grosse tomate légèrement côtelée de couleur rouge sombre à maturité et verdâtre aux épaules. Très bonne saveur, charnue avec de nombreuses loges. Chair verte au bord et rouge sombre au centre. Productivité limitée. Anna Aasa Petites tomates de taille cocktail (3 cm) légèrement aplaties, parfumées, rouges, juteuses. Anna Hermann Variété très productive de petites tomates rondes avec un téton marqué, en bouquets de 5 à 10 tomates. Plant à croissance indéterminée, dépassant les 2 mètres. Variété de saison à feuilles normales, originaire des USA. Anna Russian Tomates généralement en forme de cœur, rose foncé, à la chair riche et au goût très parfumé, assez productive. Arbuznyi Fruits rouge de 150 à 200 grammes, très sombre, presque noirs, avec des rayures vert foncé partant des épaules. Aplati à tendance ronde, aspect plus ou moins difforme. Les rayures apparaissent déjà sur les fruits verts. Texture juteuse, charnue et fondante. Peau très fine. Saveur musquée, légèrement sucrée, avec beaucoup de caractère, presque "sanguine ". Variété très productive et résistante. Variété russe au feuillage normal, de mi-saison. Aunt Ginny's Purple Très belles tomates d'un rose sombre, côtelées sur le dessus. La chair de ses tomates est ferme et la saveur est douce, juste équilibre entre le goût d'une tomate rose et la douceur d'une tomate noire. Variété proche de pruden's purple. Fruit de taille moyenne, légèrement côtelé, un peu aplati. Variété de saison. Croissance indéterminée. Origine: Allemagne.
  26. 26. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 10 Tableau 5 (suite) : Caractères morphologiques et physiologiques de quelques variétés de tomate (tomodori, 2008). Aunt Ruby's German Green Cherry Tomates de taille cocktail, en grappes de 3 à 6 fruits, ronds, de couleur verte, agrémentée d'irisations rosées. Saveur typique et prononcée de tomate verte. Assez sensible à l'éclatement. Plant à croissance importante, indéterminée et au feuillage normal. Variété de saison, un peu tardive. Australian Oxheart Belle tomate de type cœur de bœuf, d'un beau rouge. Un peu de vert au collet. Fruit très charnu à la bonne saveur de tomate. Variété à croissance indéterminée, de saison, à feuilles normales. Vient d'Australie. Bali Variété de tomates d'assez petite taille, bien côtelées, rouge assez clair à rose soutenu. Les fruits sont en grappes fournies, la variété est bien productive. Croissance indéterminée. Originaire de Bali en Indonésie. Banana Legs Tomates très originales en forme de petites bananes jaunes. Peu de jus. Très productive, mais à croissance déterminée. Banana Orange Identique à Banana legs mais orange. Tomate de forme allongée et pointue. Excellente saveur. Croissance indéterminée. Feuillage normal, très découpé et retombant. Banantchik Très belle variété de tomates allongées, orange. Fruit assez creux, sans jus, mais assez charnu : idéal pour faire sécher. Plant très productif à croissance indéterminée, produisant des grappes de 5 à 10 tomates. Variété assez tardive, à feuillage normal. Barbaniaka Tomate cerise de saveur sucrée et agréable malgré le froid. Une vraie pieuvre. A ne pas tailler Résistante, insensible à l'éclatement et très productive. Baselbieter rötli Petites tomates cocktail de forme oblongue, en grappe. Très bonne saveur. Variété de mi-saison, récoltes jusqu'aux gelées. Croissance indéterminée. Bon rendement. Feuillage normal. Convient aussi pour la culture en pots. Variétés Caractères Bengladesh Heart Tomate de type cœur de bœuf, de taille moyenne et d'un beau rouge. Fruit charnu, de bonne saveur franche de tomate. Plant à croissance indéterminée, tardif et au feuillage normal. Originaire du Bengladesh. Bianca Cherry Une hydre qui pousse et repousse de partout. Conduite sur un pied, elle a colonisé 4 m et est montée jusqu'à plus de 3,5 m. Petites tomates cerises, presque groseilles, jaunes pâles en petites grappes de 6 ou 7 fruits, extrêmement sucrées. Les feuilles sont vert pâle, petites, ovales et dentelées. Production très longue, Marmande Bonne tomate côtelée, à la saveur typique. Précoce. Merveille des Marchés Gros fruits rouge vif, lisses. Rio Grande Une tomate de type Roma, en grappes fournies. Fruits ovales, avec une légère pointe, d'environ 70 grammes. Plant à croissance indéterminée, à feuillage normal. Originaire d'Italie. Resistance VFF. Big Zebra Une très belle tomate rouge foncé zébré de vert doré à maturité. Fruit charnu, à la chair très colorée et juteuse. Saveur très parfumée, un peu acidulée avant complète maturité. Production intéressante de gros fruits, assez tardifs. Croissance indéterminée sur des plants à feuillage normal. Originaire des Etats Unis d'Amérique.
  27. 27. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 11 I.6- Biologie de la tomate : I.6.1- Morphologie de la plante : La tomate (Lycopersicon esculentum ou Solanum lycopersicum), est une plante herbacée de la famille des solanacées comme la pomme de terre. Elle est aussi parente de l’aubergine, des piments et poivrons, et du tabac. C'est une plante ramifiée, à tige sarmenteuse, se soutenant difficilement sans l'aide de supports artificiels. • Le système radiculaire est normalement très important avec enracinement profond (plus d'un mètre). • La tige et les feuilles sont charnues et velues. Les tiges sont grosses, presque ligneuses, renflées aux nœuds et recouvertes d'une écorce verte, rude au toucher. La migration vers les racines, vers les fruits et vers les divers organes de la plante, des produits élaborés dans les feuilles pendant la journée grâce à l'assimilation chlorophyllienne, ne se fait pratiquement que la nuit, à température plus basse que le jour, et à condition que cette température se maintienne plusieurs heures au dessus de 10°C. • Les feuilles sont composées, à folioles ovales, un peu dentées sur les bords, grisâtres à la face inférieure, souvent repliées en forme de cuillère ou même à bords roulés en dessus. • Les fleurs axillaires, de couleur jaunâtre, auxquelles succèdent des fruits, sortes de grosses baies charnues, de forme et de couleurs variables, sont sujettes à la coulure (non fécondation) pour les raisons suivantes, nutrition défectueuse de l'ovaire, température défavorable, maladies et insectes. I.6.2- La biologie florale : Les fleurs sont les organes sexuels de la tomate et elles sont hermaphrodites. Dans une fleur de tomate, les sépales (S) sont verts. Les pétales (Pé) généralement jaunes sont en partie soudés et forment une corolle étoilée (figure 1). Les étamines (E) sont soudées en un tube staminique et le pistil (Pi) est caché dans ce tube. Le nombre des sépales et des pétales varie de 5 à 8. Mais chez les espèces sauvages ces chiffres sont strictement : (5S) + (5Pé) + (5E) + (2C) (figure2) (Yves et Marcel, 1999).
  28. 28. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 12 Figure 1 : Fleur de tomate (Tomodori, 2007). Figure 2 : Diagramme floral S : sépales, Pé : pétales, E : étamines, Pi : pistil (Tomodori, 2007) I.6.3- La fructification et la maturation des tomates : Après la floraison, c’est le pistil qui se développe pour former le fruit. La paroi de l'ovaire s'épaissit et les ovules qui ont été fécondés se transforment en graines qui contiennent les embryons. Le reste du pistil (style et stigmate) disparaît, ainsi que les pétales et les étamines qui tombent. Ce qui peut favoriser la mise à fruit sont des températures pas trop fortes, un peu fraîches mais pas trop froides pendant la préfloraison et tout ce qui contribue à augmenter la pollinisation (le vent, les mouvements, le secouage des fleurs). Après la floraison, la moitié du temps est consacré à la croissance des tomates. L'autre moitié est consacrée à leur maturation. La maturation commence lorsque la croissance est terminée. Les caractéristiques de la maturation sont : un éclaircissement de la couleur du fruit, un ramollissement, une belle coloration et une acquisition des arômes. Ces processus de maturation irréversibles se poursuivent rapidement par le pourrissement du fruit. Les tomates ne peuvent pas se garder mûres longtemps. Les sélectionneurs essaient aujourd'hui de distinguer dans le processus de maturation les gènes qui contrôlent les différents aspects de cette maturation, pour réussir à obtenir des variétés qui se conservent et se transportent, tout en gardant des qualités organoleptiques satisfaisantes (Tomodori, 2007). I.6.4- La graine : Chez la tomate les semences sont des petites graines hérissées de petits poils de 1 à 5 mm environ selon les variétés, leur germination est épigée. C'est la forme de résistance de la plante. La graine peut résister au froid, à la sècheresse, à la digestion par les animaux etc. Les
  29. 29. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 13 graines sont situées dans les loges du fruit, initialement attachées par un pédoncule au placenta et entourées d'une gangue gélatineuse qui les protège et les empêche de germer dans la tomate. Le nombre de graines dans une tomate varie de 50 à 300 selon le nombre d’ovules fécondés (Achour, 1987). La faculté germinative des graines de tomates est de 4 à 10 ans environ. On rapporte que des graines plus âgées ont germé sans problème. Pour germer, les graines de tomate ont besoin d'eau et de chaleur. L'imbibition est la première étape de la germination. Elle consiste en l'absorption d'eau par la graine. La graine absorbe alors jusqu'à 3 fois sa masse. En pratique c'est la mise en présence d'eau de la graine sèche qui déclenche ce processus. La reprise de la respiration accompagne l'imbibition : dès que l'eau est entrée dans les cellules, les enzymes de la respiration s'activent et la graine commence à augmenter sa respiration. La graine à cet instant nécessite de l'oxygène. Elle doit donc être au contact de l'air (Tomodori, 2007). I.6.5- La pollinisation des tomates : La pollinisation est la rencontre du pollen mâle avec le stigmate du pistil femelle de la fleur. Elle est évidemment indispensable au développement de la fleur en fruit. Elle est suivie de la fécondation des ovules par les cellules polliniques mâles. Cette fécondation donne les cellules œufs, points de départ de la nouvelle génération qui se développe et forme l'embryon, contenu dans la graine jusqu'à la germination. La structure de la fleur chez la tomate assure une autogamie stricte, en effet la plupart des fleurs présentent cette particularité anatomique d'avoir le pistil enfermé dans le tube staminique (figure 3). Le pollen apporté par le vent ou même les insectes ne peut donc pas rentrer dans le tube et se déposer sur le stigmate du pistil. Seul le pollen des étamines de la fleur peut entrer en contact avec le stigmate. De plus la période de réceptivité du stigmate au pollen est courte : elle commence 1 jour avant l'ouverture de la fleur (ce qui favorise l'autogamie) et se poursuit entre 1 et 7 jours environ. Cependant les risques de pollinisation croisée ne sont pas nuls. Le critère qui permet de savoir quel est le risque d'allogamie chez la tomate est la forme de la fleur. Certaines fleurs ont le pistil qui dépasse du tube staminique au moment où il est réceptif (figure 4). Dans ce cas le pollen étranger peut venir se déposer sur le stigmate. Il y a donc possibilité de fécondation croisée ou allogamie. Les insectes butineurs sont alors les principaux vecteurs de pollen et donc les principaux responsables de la fécondation croisée.
  30. 30. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 14 Figure 3 : Fleur autogame : le stigmate du pistil Figure 4 : Fleur allogame : le stigmate dépasse n'est pas visible à l'extérieur du tube d'étamines. le tube staminique. I.6.6- Types de croissance des pieds de tomates : I.6.6.1- Croissance indéterminée : Le haut de la tige s'allonge régulièrement en produisant en continu une nouvelle pousse, de nouvelles feuilles et de nouvelles inflorescences. C'est la mort du pied qui arrête la croissance. On peut avoir, en une saison 6 ou 7 générations de fleurs, voire plus. Et des pieds qui peuvent atteindre quelques mètres de longueur (7mètres pour certaines variétés) (Exemples : Rose de Berne, Black Cherry). I.6.6.2- Croissance déterminée : La croissance se poursuit jusqu'à ce que les extrémités des tiges ne produisent plus que des fleurs. Il n'y a plus d'allongement possible. Le nombre d'inflorescences est fini. Souvent l'aspect de ses pieds est buissonnant et compact (si on ne les taille pas, ce qui est le cas généralement). La production de tomates est alors plus "concentrée"(Exemples : Siniy, Roma, Roma Jaune). I.6.6.3- Croissance semi déterminée : Il s'agit de la situation intermédiaire. Soit la croissance est déterminée mais assez tardivement, ce qui fait que les pieds s'allongent assez, soit la croissance est déterminée un temps, puis une nouvelle pousse démarre tardivement pour redonner une nouvelle étape végétative (Exemple : San Marzano).
  31. 31. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 15 I.7- Problèmes phytosanitaires : La Tomate, comme les autres Solanacées, peut être attaquée par de nombreux champignons, bactéries et virus. La régulation climatique des serres et abris, le paillage, le palissage précoce des plants présentent un grand intérêt dans la lutte contre la plupart des maladies. Les principaux ravageurs dans le cas des cultures sous serres sont l'Aleurode des serres (Trialeurodes vaporarium) et la mouche mineuse américaine (Liriomyza trifolii) sont les plus importants. La petite limace grise (Deroceras reticulatum), la noctuelle des moissons (Agrotis segetum) et la noctuelle ypsilon (Agrotis ipsilon) attaquent les plantules. Plusieurs espèces de nématodes provoquent la formation de nodosités sur le système racinaire. Le puceron vert du pécher (Myzus persicae) déforme les feuilles. On trouve quatre espèces de nématodes d'importance parasitant les racines de la tomate dans le monde. Il s'agit des nématodes des racines noueuses Meloidogyne incognita, M. arenaria, M. hapla et M. javanica, ce dernier ne vivant que dans les régions chaudes de la planète. Le signe le plus évident d'une infestation de ces nématodes est la présence de galles racinaires ou nodosité des racines. La lutte intégrée se fait conventionnellement au moyen de variétés résistantes, de rotations et de nématicides. Depuis les années 60, il s'est cependant fait beaucoup de recherches sur d'autres techniques susceptibles de réduire et/ou de repousser les nématodes de la tomate. I.7.1-Variétés résistantes : Les variétés de tomates résistantes aux nématodes sont en réalité des variétés tolérantes. Les nématodes infectent quand même leurs racines mais les plantes peuvent croître et porter des fruits malgré tout. Toutes les variétés résistantes disponibles portent le même gène appelé VFN. Il n'est donc pas conseillé d'utiliser ces variétés année après année car les nématodes pourront rapidement outrepasser la résistance. La variété Supersteak hybride VFN possède ce gène. I.7.2- Amendements organiques et minéraux : Les tourteaux d'oléagineux semblent particulièrement efficaces contre les nématodes. Ces substances augmentent les phénols et les acides aminés dans la plante ce qui rebute les nématodes (Singh et al., 1986). Le tourteau d'arachide réduit les populations de nématodes avec ou sans plants de tomate dans le sol. Le traitement est toutefois plus efficace suivi d'une jachère (Haq et al., 1986).
  32. 32. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 16 L'irrigation constante augmente l'efficacité nématicide des tourteaux d'oléagineux (Singh et al., 1980). Finalement, l'application de concentrés d'algues accroît la population de nématodes dans le sol mais elle réduit la population sur les racines de la tomate (Featonby-Smith et Staden, 1983). Il s'agit donc d'un répulsif à nématodes plutôt que d'un nématicide. Paracer et al. (1987) ont comparé plusieurs espèces d'algues des côtes de Floride et en ont conclu que seulement Spatoglossum schroederi est vraiment efficace contre les Meloidogyne. Cette algue peut être utilisée comme amendement de sol ou comme traitement racinaire avec des extraits au méthanol de l'algue. Plus il y a d'acide ascorbique dans les plants de tomates, moins les nématodes les attaquent. L'utilisation de vitamine C et de l'acide aminé arginine sont des moyens de contrôle potentiels de M. incognita (Al-Sayed et Thomason, 1988). I.7.3- Moyens de lutte biologiques : Les agents biologiques ayant fait l'objet du plus de recherches sont des champignons comme Paecilomyces lilacinus et Arthrobotrys irregularis. Ces champignons ne sont efficaces que dans des conditions très précises et prennent un certain temps avant d'agir ce qui implique l'introduction des champignons jusqu'à deux mois avant la culture. La lutte biologique n'est donc pas à utiliser en cas d'urgence. La bactérie Streptomyces avermitilis produit l'avermectine qui est une toxine très efficace contre toute sorte de nématodes. Garabedian et Van Gundy (1983) ont obtenu un contrôle aussi bon qu'avec les nématicides chimiques contre Meloidogyne incognita en appliquant l'avermectine à travers un système d'irrigation goutte-à-goutte. 1.8- Amélioration de la plante et culture in vitro : Depuis qu’il s’est organisé en communautés sédentaires pratiquant l’agriculture, l’homme, de manière empirique d’abord, puis en utilisant les données scientifiques ensuite, a toujours œuvré pour l’augmentation de la productivité des agro écosystèmes : en choisissant dans les populations naturelles les plantes les plus productrices et surtout aptes à produire dans différentes conditions de culture, en protégeant les semences en les conservant dans des silos clos ou des greniers enfumés et en utilisant des plantes à cycles courts qui arrivent à maturité avant la période de grande multiplication du parasite.
  33. 33. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 17 I.8.1- Amélioration de la tomate pour la résistance aux maladies : L’amélioration de la tomate pour la résistance aux maladies, et particulièrement le flétrissement bactérien provoqué par Pseudomonas solanacearum par la voie classique des hybridations, permet d’obtenir des résultats qui satisfont aux exigences de la culture en sols contaminés pendant au moins deux cycles de culture. Du fait de la ségrégation de l’hybride, les caractères parentaux réapparaissent et le nombre d’individus présentant la résistance se réduit au cours des générations. Après avoir fait le point sur l’un des systèmes de culture qui permet, dans les conditions de culture paysannes, d’atténuer les effets du flétrissement, il a été envisagé l’utilisation de la voie biotechnologique, en espérant obtenir des variants soma clonaux présentant une tolérance qui pourrait se conserver à travers le passage par la méiose. Sur des cals obtenus par mise en culture des cotylédons excisés des jeunes plants de tomate, des bactéries appartenant à une souche de Pseudomonas solanacearum ont été inoculées avant la formation des racines, des tests effectués sur les plantes régénérées et sur le terrain montrent une conservation du caractère tolérance obtenue. Un recours constant est fait aux biotechnologies dans la résolution des problèmes qui se posent en phytopathologie et en amélioration des plantes. Dans la recherche de la variété tolérante, la culture in vitro a été pratiquée en référence aux travaux de Sibi, Nsika-Mikoko, Chagvardieff et Demarly (Nsika et Mikoko, 1995). I.8.2- Amélioration de la tomate pour la résistance à la sécheresse : Afin de cultiver la tomate dans les régions désertiques situées en bordure de l'océan, des scientifiques des États-Unis ont mis au point des variétés de tomate que l'on peut irriguer avec de l'eau salée. Mais cette solution inquiète : l'irrigation des terres par l'eau de mer risquant de faire augmenter les dépôts de sel dans le sol de ces régions, tandis que c'est justement à cause du sel qu'il a été rendu stérile. De leur côté, quelques multinationales de l'agroalimentaire travaillent à la création d'une tomate transgénique résistante à la sécheresse (Paulette, 2007). I.8.3- Amélioration de la qualité gustative des tomates : Afin de répondre aux souhaits des consommateurs, l'amélioration de la qualité organoleptique du fruit est devenue un nouvel enjeu pour les sélectionneurs. C’est l’objet d’un important programme de recherche à l’INRA, basé sur l’exploitation de la biodiversité de la tomate. A la demande des consommateurs, la qualité des fruits est aujourd'hui prise en compte dans les programmes de sélection. Il s'agit d'un critère composite, multi caractères (aspect externe et interne du fruit, saveurs, arômes, texture), fortement influencé par les conditions
  34. 34. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 18 environnementales, avec des relations antagonistes fréquentes, notamment entre qualité et quantité. Des études de diversité ont permis aux chercheurs d'identifier une lignée, de l’espèce Lycopersicon esculentum, aux fruits de très petite taille, de type cerise et aux caractéristiques aromatiques remarquables. Cette lignée a été croisée avec une lignée de la même espèce, à gros fruits mais à valeur gustative limitée. Une population composée de 150 lignées issues de ce croisement a été créée et une carte génétique a été construite à l’aide de marqueurs moléculaires. La qualité des fruits de chaque lignée a été évaluée pour des composantes physiques (poids, couleur, fermeté), chimiques (teneurs en sucres, acides, pigments et composés volatils) et sensorielles (saveur sucrée, acide, intensité aromatique, arôme pharmaceutique, agrume, bonbon, texture ferme, farineuse, juteuse, fondante). De nombreuses régions chromosomiques impliquées dans la variation des caractères ont été détectées, certaines expliquant une part importante de la variation de la qualité. Les gènes favorables proviennent principalement du parent à petits fruits (INRA, 2005). Un programme visant à transférer les QTL de la lignée de type cerise dans plusieurs lignées fermes et de bonne valeur agronomique a été ensuite conduit. Il a permis de créer des génotypes de bonne qualité organoleptique mais dont les fruits sont trop petits pour que ces prototypes soient exploités directement par les circuits de production et de distribution. Un second niveau d'approche s'avère donc nécessaire pour faire progresser les connaissances fondamentales et les intégrer en vue de l'innovation variétale (INRA, 2005). I.8.4- Les tomates OGM créées : Comme pour d'autres fruits ou légumes, des tentatives de tomates génétiquement modifiées ont été effectuées. Un OGM est un organisme génétiquement modifié. C'est donc un organisme dont le programme génétique a été modifié, généralement par ajout d'un gène provenant d'une autre espèce, ou par modification de l'expression d'un gène. En France la moitié des études sur les fruits et les légumes sont consacrées à la tomate. Elles sont financées aux deux tiers par le secteur privé. Une tomate OGM avait été créée dès la fin des années 1980. Le fruit se conservait plus longtemps. Mais la production a été abandonnée car le produit ne présentait pas d'intérêt pour l'industrie agroalimentaire.
  35. 35. CHAPITRE I GENERALITES SUR LA TOMATE 19 I.8.4.1- Tomates transgéniques 1401F, H282F, 11013F et 7913F : Cette tomate transgénique a été mises au point pour réduire la dégradation de la pectine en supprimant l’activité de la polygalacturonase. Il y a eu hybridation avec une lignée consanguine transgénique, la lignée F0, issue d’une modification génétique spécifique qui vise à réduire l’activité de la polygalacturonase (PG). La lignée F1 transgénique a été développée à partir de la lignée consanguine commerciale de tomate de transformation, TGT7, en introduisant un gène PG tronqué qui a entraîné une « régulation à la baisse » du gène PG endogène. L’enzyme PG active la dégradation de la pectine dans la tomate, ce qui fait ramollir le fruit. Les nouveaux hybrides produits par transgénèse mûrissent normalement. Cependant, la dissociation de la pectine y est moindre. Le fruit ramollit donc moins vite, ce qui présente un avantage pour toutes les étapes de récolte et de transformation. I.8.4.2- Tomate transgénique 1345-4 : Elle a été mise au point pour réduire l’accumulation d’éthylène et, par conséquent, retarder la maturation. La lignée de tomate 1345-4 a l’activité de l’enzyme 1- aminocyclopropane-1-acide carboxylique (ACC) synthase réduite. Cette enzyme endogène provoque la conversion de s-adénosylméthionine en ACC, le précurseur immédiat de l’éthylène, une phytohormone reconnue pour jouer un rôle clé dans la maturation des fruits. L’accumulation in situ d’éthylène dans les tomates transgéniques ne représente qu’environ 1/50 du niveau trouvé dans la lignée parentale non modifiée et le fruit ne parvient pas à une maturité complète sans l’application d’une source extérieure d’éthylène. I.8.4.3- Tomate transgénique contre le cancer : Elle est mauve et aurait la capacité de protéger contre certains types de cancers et maladies dégénératives liées à l’âge. La tomate n’avait jamais disposé de tant de propriétés médicinales. Mis au point au « John Innes Centre » de Norwich, en Angleterre, l’organisme génétiquement modifié serait capable d’empêcher l’apparition du cancer, de prévenir les maladies cardio-vasculaires et de ralentir le vieillissement. Il a en effet été enrichi en anthocyanes, des pigments naturels abondants dans les végétaux bleus et mauves comme la mûre, la prune, le raisin noir ou encore l’aubergine. Ces pigments sont responsables de la teinte de ces derniers sont également connus pour leurs propriétés antioxydantes et leur capacité à prévenir le cancer. Ainsi, la tomate mauve est devenue la variété la plus riche en anthocyanine jamais observée et un véritable alicament (Cohignac, 2008).
  36. 36. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 20 II.1- Introduction: Depuis les débuts de l'agriculture l'homme a cherché à améliorer les plantes qu'il cultivait par rapport à des critères de qualité ou de rendement correspondant à ces besoins. Tout d'abord assez empiriques, ces techniques d'amélioration ont évolué grâce, en particulier à l'apport de la génétique. L'objectif de l'amélioration des plantes est de créer de nouvelles variétés combinant un certain nombre de caractères définis par le sélectionneur. Les méthodes classiques de création variétales ont donné beaucoup de résultats mais présentent certaines limites par exemple : • La stabilisation du matériel demande beaucoup de temps, obligeant le sélectionneur à prévoir à long terme l'évolution de la demande et des marchés. • Au plan biologique, fécondation et méiose représentent des contraintes importantes. En particulier, des signaux de reconnaissance pollen-pistil rendent vaines toutes les pollinisations étrangères (incompatibilité pollinique). Mais le développement des biotechnologies cellulaires et moléculaires laisse entrevoir des possibilités de contourner ces difficultés (Scriban, 1993). Les méthodes de culture in vitro sont de plus en plus employées pour assurer la propagation clonale des génotypes élites afin de satisfaire les besoins en agriculture et horticulture. La culture in vitro est par ailleurs un outil très efficace au service de la recherche biologique et physiologique (Haicour, 2002). Le développement fulgurant des biotechnologies dans les pays industrialisés commande une analyse spécifique de leur application dans les régions chaudes du globe dont l'agriculture joue un rôle socio-économique majeur. Plusieurs niveaux doivent être distingués en l'occurrence. Certaines méthodes de type biotechnologie ont été mises en œuvre et transférées depuis près d'un demi-siècle. Enfin, l’utilisation du génie génétique des plants, couplées aux hybridations somatiques, à l'haploïdie, au embryons somatiques, au variant somaclonaux et gamétoclonaux, ouvre des perspectives quasi infinies pour l'obtention de cultivars possédant des propriétés nouvelles requises en vue d'usages déterminés (Semal et Lepoivre, 1989).
  37. 37. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 21 II.2- Qu'est-ce que la culture in vitro? II.2.1- Définition : De très nombreux ouvrages ont traité de la culture in vitro au cours de la deuxième moitié de ce siècle décrivant toutes les méthodes déployées aussi bien dans le domaine animal que végétal (Augé et al., 1989 ; Margara, 1989). Nous pouvons retenir qu'il s'agit globalement d'une méthode de culture des plantes en conditions aseptiques, c'est à dire sans champignon et sans bactérie, utilisant des milieux de culture assez complexes (hormones, sucres, vitamines, acides aminés, sels minéraux) qui peuvent être liquides, gélosés, voire même solides avec l'emploi de la vermiculite (Jay-Allemand et al., 1992). La culture in vitro permet de cultiver des tissus ou des fragments d'organes isolés d'une plante tels que des apex, des bourgeons, des nœuds pouvant régénérer des pousses, mais aussi des racines ayant une croissance de type infini, ou encore des feuilles maintenues en survie. Cette technique permet également de cultiver des cellules isolées voire même des protoplastes capables de se diviser, de former des cals, des tissus organisés et même de régénérer une plante entière. La culture in vitro permet donc d'utiliser toutes les potentialités régénératrices d'une plante, jusqu'à la totipotence cellulaire qui peut se traduire suivant cette formule simple : 1 cellule = 1 plante entière (Jay-Allemand et Capelli, 1997). II.2.2- Historique et fondement de la culture in vitro : II.2.2.1- Historique : La culture in vitro est par comparaison, une technique très récente puisqu'elle fut développée seulement au début de ce siècle (Jay-Allemand et Capelli, 1997). Les premiers pas de culture in vitro sont dus à un allemand Haberlandt en 1902. Il obtient ainsi, sur un milieu KNOP amélioré, la survie durant plusieurs mois de petits amas cellulaires. Mais il n'y avait pas de multiplication cellulaire (Augé et al., 1989). En 1912 Alexie Carrel réussissait la culture indéfinie de cellules de cœur d'embryon de poulet par repiquages successifs. Il fallut attendre 1922 et les travaux de Rablens pour voir apparaître une croissance chez les pointes de racines isolées sur milieu synthétique. Mais la date qui marque réellement le début de la culture in vitro est 1932 avec les travaux de White au USA sur la croissance indéfinie en milieu liquide de racines de tomates. Ce succès fut sans doute à l'origine du regain d'effort qui se portera sur la culture de tissus végétaux. Dés 1934 Gautheret obtient à partir de prélèvement de tissus cambiaux d'arbre des proliférations de tissus qui malheureusement, ne dépassèrent pas huit mois (Morel , 1952) (Scriban, 1988). Après les travaux de White au USA en 1932 sur le Tabac, Nobecourt en France sur la Carotte, Limasset et Cornuet en 1949 qui publiaient leurs observations sur l'absence de virus dans les
  38. 38. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 22 méristèmes de Tabac virosé. Morel & Martin, en 1952 mirent à profit ces observations et entreprirent de mettre en culture in vitro des méristèmes de Dahlia et de pomme de terre atteints de maladies à virus. A partir de ces méristèmes, ils obtinrent in vitro des plantes entières qui furent remises en culture normale et se révélèrent saines au contrôle (Augé et al., 1989). C'est ainsi qu'est née en 1952 cette technique universellement employée actuellement pour assainir toutes sortes de plantes virosées. Un dernier point longtemps contesté, est la possibilité d'obtenir une prolifération de tissus à partir d'une cellule végétale mise en culture in vitro. Torrey, en 1957 réussit à suivre au microscope l'évolution de cellules isolées de pois, mises en culture à proximité d'un tissu nourricier. La culture in vitro de tissus végétaux connaitra un essor particulier. Aujourd'hui avec l'évolution de la recherche agronomique, la culture in vitro occupe une place importante dans l'agriculture moderne (Augé et al., 1989). II.2.2.2- Fondement : Chez les végétaux, l’organogenèse est assurée par les méristèmes qui sont constitués de massifs de cellules non différenciées, conservant la capacité de se diviser activement. L’organogenèse implique une différenciation cellulaire, à l’inverse d'une dédifférenciation, dans les tissus déjà spécialisés, peut conduire à la formation de nouveaux massifs méristématiques. Cette particularité illustre la totipotence des cellules végétales, c’est à dire l'aptitude des cellules à se diviser puis à se différencier de nouveau en fonction des conditions expérimentales (Larpent-Gourgaud et Sanglier, 1992). C'est à cette remarquable capacité de la cellule végétale que la culture in vitro doit toute son extension, et peut on dire, son pouvoir. A cause de cela, tout individu du règne végétal peut ou pourra être cultivé in vitro, il n'y a pas d'exception. Cependant cela ne veut pas dire que le développement actuel des milieux de culture, et les connaissances que l'on peut avoir du comportement de différentes espèces sur ces milieux de culture, permettent de réaliser immédiatement et sans problème la culture in vitro de toutes les plantes existant sur la terre (Augé et al., 1989). a- La différenciation: Tout individu est issu d'une cellule indifférenciée, la cellule-œuf. Cette cellule se multiplie et donne des masses cellulaires qui se différencient pour construire l'individu. Cette différenciation se fait sous la pression d'un certain nombre d'informations de différents types : • Les régulateurs de croissance : ex : l'auxine pour former des racines • Les ressources : les carences/disponibilités orientent les métabolismes et la
  39. 39. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 23 différenciation • Le troisième facteur pouvant jouer sur l'orientation de la différenciation est l'échange d'énergie. Toute synthèse cellulaire, nécessaire à la différenciation, nécessite de l'énergie et dépend donc, entre autres, de la disponibilité en molécules de type NTP. b- La dédifférenciation : Il est bien évident que le passage d'un état différencié à l'état de cellules méristématiques proliférantes, ne se fait pas sans que des modifications profondes n'apparaissent dans la structure de la cellule. Ces modifications ramènent la cellule adulte à l'état juvénile (recouvrer les caractéristiques cytologiques et les potentialités des cellules embryonnaires), capable de s'orienter vers la formation de n'importe quel organe. Suivant la composition du milieu de culture, les cellules dédifférenciées continueront à proliférer pour ainsi dire a l’infini, elles deviennent parfois capables de poursuivre leur prolifération, même en l'absence de substances stimulantes, telle que les auxines et les cytokinines. Les cellules végétales se dédifférencient et retournent à l'état cellulaire indifférencié (embryonnaire ou méristématique). Cette perte de l'inhibition corrélative permet l'expression de toutes les possibilités embryonnaires (Rajnchapel, 1987). En 1964 l'équipe de Steward obtenait une plantule de carotte à partir d'une seule cellule in vitro en milieu liquide agité. Depuis beaucoup d’autres chercheurs ont obtenu des résultats semblables. Toutes les cellules qui forment un organisme sont, à l'origine, totipotentes. Au cours de l'ontogenèse (formation d'un individu, croissance, mort), chaque cellule, sous la pression des différents paramètres, est programmée pour une fonction. Ceci se fait en exprimant seulement une partie du programme génétique disponible et en réprimant le reste. Ce phénomène a la particularité, chez les végétaux, d'être réversible, ce qui permet l'existence de la dédifférenciation. Ce phénomène n'est absolument pas possible chez les animaux. Donc, comme pour la différenciation, il y a une pression du milieu sur le devenir de la cellule. Ceci prouve que la répression du programme génétique, lors de la différenciation, n'altère pas ce programme. Les fonctions non usitées sont encore disponibles. D'autre part, si la cellule ne subit aucune pression du milieu, elle se dédifférencie. Il y a donc entretien des fonctions par le milieu. Par exemple : Une cellule chlorophyllienne maintenue à la lumière reste chlorophyllienne, mais si elle est placée à l'obscurité, ses chloroplastes s'étiolent et redeviennent des protoplastes indifférenciés. Dans une plante vasculaire, si un vaisseau est détruit par blessure (attaque de parasites, etc), les cellules voisines changent d'environnement direct (la sève ne circule plus). Elles redeviennent totipotentes et peuvent reformer le vaisseau en quelques jours.
  40. 40. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 24 c- La totipotence : La théorie de la totipotence énoncée en 1902 par Haberlandt a été reprise et banalisée par Steward (1967). Cette théorie se base sur le fait que toutes les informations génétiques et donc le programme de l'embryogenèse sont présents dans le noyau de chaque cellule vivante (Norreel, 1973). Un tissu ou une cellule dédifférencié peut évoluer dans toute sorte de direction cela manifeste la totipotencialité de la cellule végétale. Cette totipotence de la cellule végétale se retrouve aussi au niveau des cellules reproductrices : grains de pollen ou ovules. Elle a été mise a profit avec le succès que l'on connait depuis 1966, pour obtenir des haploïdes dont on peut ensuite doubler les chromosomes par cholchicine. Cette propriété est également à l'origine du succès remporté par l'isolement et la culture des protoplastes. Théoriquement, chaque protoplaste est capable de reproduire une plante parfaitement identique à la plante mère. Une cellule végétale même très différenciée est souvent capable de revenir à l'état juvénile en se dédifférenciant, elle peut ensuite se diviser pour donner tel ou tel tissu dépendant des circonstances (Djennane et Klifatti, 1996). La totipotence est une dédifférenciation expérimentale qui peut être déclenchée par la perturbation de corrélations organiques, par des traumatismes, de l'action des phytohormones ou par leur suppression (Demarly et Sibi, 1996). II.3- Les applications de la culture in vitro: La culture in vitro d'explants ou de fragments prélevés sur la plante permet différentes applications : II.3.1- Le sauvetage d'embryons : Les embryons obtenus après la fécondation peuvent être prélevés, mis en culture in vitro et donner un nouvel individu. Le sauvetage d'embryons consiste à prélever un embryon précocement, pour le cultiver in vitro, soit pour accélérer les cycles végétatifs, soit parce qu'il ne pourrait pas se développer dans les tissus maternels. II.3.2- La micropropagation : La multiplication végétative par culture in-vitro ou micropropagation présente plusieurs avantages sur les méthodes classiques dites "conventionnelles" de propagation. Cette technique a rendu possible la multiplication d'espèces chez lesquelles les semences sont rares, ou présentant des difficultés de germination et/ou dont les techniques de bouturage ou de greffage sont inapplicables, ce qui a conduit à une plus grande diversité des plantes commercialisées.
  41. 41. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 25 La micropropagation est utilisé dans un but de multiplication en masse, puisqu'elle permet, en partant d'un seul individu (plant), l'obtention d'un nombre considérable de plantes génétiquement identiques à la plante mère (Ferry et al., 1998 ; Semal, 1998). Les plants reproduits ne sont pas seulement conformes mais présentent aussi une grande uniformité. Par ailleurs, l'usage de cette technique nécessite peu d'espace et peu être programmé indépendamment des saisons. La technique représente donc sans contexte un outil puissant aux perspectives industrielles et économiques importantes (Margara, 1982 ; Boxus, 1995; Semal, 1998 ; Skirvin et al., 2000). Les techniques de micropropagation empruntent essentiellement deux voies : L'une qui utilise des tissus méristématiques (méristème ou apex de tige, bourgeons axillaires ) potentiellement capable de donner suite, au développement normal, d'un individu est appelée microbouturage (Saadi, 1991) cette technique est souvent appelée "multiplication conforme" car elle part de méristème préexistant dans les quels , les cellules sont génétiquement très stables (Amato, 1977 in Boxus, 1995) l'individu est généralement obtenu en deux étapes successives, d'abord la production de tige, puis son enracinement . L'autre voie, utilise toute sorte de tissus différenciés (fragments de tige, de racines, de pétiole, de feuilles, d'embryons matures et immatures, d'hypocotyles, de cotylédons...etc) pour aboutir à la néoformation soit de tiges (caulogenèse) et de racines (Rhizogenèse), c’est l’organogenèse soit d'embryons somatique et c’est l’embryogenèse somatique. II.3.2.1- Cultures de méristèmes : Les premiers résultats de cultures de méristèmes appelées communément "cultures d'apex" furent obtenus par Kotte et Robbins, dès 1922 à partir de méristème radiculaires de fève et de maïs (Toute, 1998). Dix ans plus tard, White (1934) obtiendra une culture indéfinie de racines de tomate. En même temps, il s'apercevait que si le virus de la mosaïque du tabac pouvait se multiplier dans des racines de tomate isolées, le virus n'atteignait pas les cellules méristématiques. Plus tard, Limasset et Cornuet (1949) montrent que les organes jeunes de tabac ne renferment que très peu de virus et que les méristèmes apicaux n'en contiennent pas. En 1952, partant de ces observations, Morel et Martin tentent de prélever des pointes méristèmatiques de dahlias virosés pour reproduire des dahlias génétiquement semblables aux parents, mais exempts de virus. Ils réussiront à éliminer la mosaïque du dahlia et le " spotted wilt virus". En 1955, ils régénéreront de façons analogues des pommes de terre atteintes de virus A et Y (Boxus, 1995).
  42. 42. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 26 Depuis lors, la culture de méristèmes a conduit à des applications nouvelles, originales concernant le domaine du phytosanitaire, notamment pour l'éradication de nombreuses maladies (viroses, mycose, mycoplasmoses, bactérioses) et a permis la régénération d'un grand nombre d'espèce saines (Toute, 1998). Les méristèmes qui sont des tissus de formation, en expansion continue, confèrent à la plante une organogenèse permanente chez les végétaux supérieurs. Ils représentent des petits massifs de cellules indifférenciées (0.1mm) et conservent la capacité de se diviser activement. Ces zones méristèmatiques gardent jusqu'à leur mort le caractère juvénile. Elles jouent un rôle capital dans le développement végétal puisqu’elles édifient tous les organes (Camefort, 1977; Margara, 1989). En multipliant le méristème prélevé au sommet d'une plante ou dans le bourgeon axillaire, le plus souvent indemne de maladies, on pourra très rapidement obtenir de nombreuses plantes, toutes semblables du point de vue génétique et débarrassées de maladies dont elles étaient affectées (Schmid et Keller, 1984 ; Sama et al., 1998). Il est même possible de reconstituer des clones indemnes de maladies à partir de pieds-mères malades. D'après Toute, 1998 ; Fletcher et al., 1998, il existe plus de 50 espèces végétales qui ont été ainsi assainies c'est le cas de la pomme de terre, la canne à sucre, du dahlia ..etc. La culture de méristème est la méthode la plus généralisable et la plus sûre pour éviter l'apparition de plantes non conformes à la plante mère ou variantes (Saadi, 1991). Elle paraît plus intéressante chez les plantes allogames où il est généralement impossible de conserver des génotypes intacts par reproduction sexuée classique. II.3.2.2- Organogenèse : L’organogenèse est la base fondamentale de la multiplication végétative, laquelle s'appuie toujours sur la formation de méristèmes nouveaux. a- Caulogenèse : La caulogenèse désigne à la fois l'initiation et le développement des tiges. Les tiges néoformées in vitro peuvent apparaître sur l'explant initial ou sur un cal. Ils sont induits sur n'importe quel type d'organe ou de tissu y compris sur ceux qui ne les produisent pas dans les conditions naturelles (Camefort, 1977 ; Zryd, 1988 ; Margara, 1989). Les études cytologiques, conduites dans le but de déterminer l'origine des tiges néoformés à partir d'un fragment d'organe contenant divers tissus montrent souvent que l'aptitude à la caulogenèse se manifeste à partir de certaines catégories de tissus telles que: le cambium, le parenchyme vasculaire ou libérien (Belanger, 1998 ; Fortes et Pais, 2000).
  43. 43. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 27 L'intensité de cette néoformation est nettement dépendante de la nature des tissus contenus dans l'explant. Elle est maximale pour les tissus cambiaux, élevée pour les tissus du phloème et du xylème, très faible ou nulle pour le parenchyme cortical ou médulaire (Margara, 1989). b- Rhizogenèse : La rhizogenèse désigne la néoformation et la croissance de racine. Les méristèmes de racines se répartissent en plusieurs catégories selon leurs origines. Les racines néoformées, au sein d'un cal, en culture in-vitro, peuvent être considérées comme un cas particulier de méristèmes adventifs (rhizogenèse indirecte) ou l'émission de racines sur un explant dans des endroits inhabituelles (rhizogenèse directe). La rhizogenèse est un phénomène complexe, il comporte différentes phases: la dédifférenciation, formation d'amas de cellules méristèmatiques, différenciation et organisation des amas méristèmatiques en primordium racinaire qui se développeront en jeunes racines (Margara, 1989 ; Boxus, 1995). II.3.2.3- Embryogénèse somatique : 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. Ainsi 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.
  44. 44. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 28 II.3.3- La production de plantes haploïdes : Cette technique présente un grand intérêt pour l’amélioration des plantes, elle permet d’accélérer les cycles de sélection. Pour l’androgenèse, on part d’anthères immatures. A partir des microspores, il peut y avoir apparition d’embryons directement ou après formation d’un cal haploïde. II.3.4- Culture et fusion des protoplastes : Le terme protoplaste désigne une cellule végétale débarrassée de sa paroi : elle apparaît alors sous forme d’une cellule sphérique, limitée par sa membrane plasmique. L’intérêt de ces cellules réside dans le fait qu’il est possible de faire pénétrer dans la cellule des molécules diverses dont de l’ADN, des organites (chloplaste, mitochondrie), des noyaux (fusion) et effectuer des manipulations génétiques. Toutes les espèces ne peuvent pas régénérer à partir de protoplastes et le rendement est faible. II.3.5- La variation somaclonale et la culture in vitro : 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 isolés. De même, des génotypes résistants à certains virus, ont été obtenus chez la tomate et la pomme de terre (Evans, 1989).
  45. 45. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 29 Tableau 6 : Techniques de culture in vitro et leurs principales applications : Techniques de culture in vitro Applications Culture d'embryons zygotiques Embryogenèse somatique Culture de nœuds et de bourgeons Culture d'apex Microgreffage Micropropagation Androgenèse et gynogenèse Culture de cellules isolées Culture de tissus, de cals Sauvegarde de génotypes Production et transformation génétique Rajeunissement et microboutures Etat sanitaire et rajeunissement Etat sanitaire et rajeunissement Rajeunissement et production Amélioration (haploïdes) Modèle d'études et de recherches Substances pharmacologiques II.4- Les bénéfices de la culture in vitro: II.4.1- Collection de génotypes et état physiologique du matériel conservé: A partir d'un matériel sélectionné en forêt, en verger ou en pépinière, il est possible de produire par culture de nœuds et/ou micropropagation des copies végétatives qui serviront à l'installation de parcs à pieds-mères. Grâce à la culture d'embryons zygotiques, à la micropropagation et à l'embryogenèse somatique, des génotypes peuvent être conservés in vitro (tubes, bocaux ou boites de pétri) sur de longues périodes pouvant dépasser les 10 ans (cas de l'orme, du noyer, des porte- greffes fruitiers...). Cette technique demande d'importants moyens humains pour entretenir les souches in vitro tout au long de l'année sur la base de repiquages mensuels. Cependant, on peut envisager de conserver les génotypes clonés dans l'azote liquide par cryoconservation (Engelmann et Baubault, 1986) de méristèmes (cas du merisier et du noyer), d'embryons somatiques (cas du mélèze) et zygotiques (cas du palmier à huile). Enfin, l'application des techniques de culture
  46. 46. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 30 in vitro (Micropropagation et microgreffage) permet de maintenir le matériel sélectionné dans un état proche de la juvénilité favorable à la multiplication végétative, au bouturage en particulier (Franclet, 1980). Cette opération est généralement couplée à des techniques dites de rajeunissement (taille sévère, recépage) des pieds-mères ou des arbres âgés sélectionnés qu'il est nécessaire d'utiliser pour obtenir de bons résultats en culture in vitro (prolifération, croissance des pousses feuillées et formation des racines adventives). II.4.2- Obtention de matériels indemnes de maladies : Grâce à la culture de méristèmes ou à la technique de microgreffage on peut produire des variétés indemnes de virus en particulier (cas du fraisier, de la pomme de terre, de la vigne et des porte-greffes fruitiers) et éviter ainsi des pertes de productivité voire même la dégénérescence des plants cultivés. Ces variétés peuvent être conservées soit en culture in vitro soit en pépinière. Un suivi de ces variétés peut être effectué grâce à des tests sérologiques attestant la qualité de l'état sanitaire des plants commercialisés. II.4.3- Développement de méthodes de production de plants : La culture in vitro a depuis longtemps fait ses preuves comme outil de production de plants par sa rapidité à amplifier une variété donnée, par sa capacité à raccourcir les cycles de production et à stocker de grandes quantités de matériel dans un espace réduit, par sa puissance de production en masse sur des temps courts permettant une programmation précise de la sortie des plants commandés. Dans le domaine de l'horticulture, deux principales méthodes sont aujourd'hui utilisées : la micropropagation et l'embryogenèse somatique. La première est bien adaptée à la production de plantes herbacées, d'arbres fruitiers et de feuillus forestiers, alors que la seconde est performante pour les conifères et certaines monocotylédones telles que le palmier dattier par exemple (Jay-Allemand et al., 1992). De nombreuses entreprises ou pépinières privées ont intégré cette technique en tant qu'outil de production leur permettant de gérer la quantité de plants selon les commandes. Mais plus rares sont celles qui l'utilisent comme un outil central de gestion du matériel et de production, situé en permanence à l'interface pieds mères et élevage en serre. C'est le cas de l'entreprise BIOFORESTA située à Oyarzun en Espagne qui a construit son laboratoire au cœur de la pépinière constituée de plus de 250 variétés différentes, toutes élevées en pot. II.4.4- La culture in vitro au service de l'amélioration variétale : L'amélioration génétique traditionnelle tient et tiendra encore toute sa place pour les années à venir afin de sélectionner des variétés bien adaptées à l'environnement dans lequel elles seront cultivées, tolérantes aux maladies et possédant des caractéristiques agronomiques intéressantes. Cependant, là encore la culture in vitro joue et jouera un rôle déterminant à trois
  47. 47. CHAPITRE II GENERALITES SUR LA CULTURE IN VITRO 31 principaux niveaux : • La sauvegarde de génotypes produits par fécondation contrôlée grâce à la culture d'embryons zygotiques ou d'axes embryonnaires. • La production d'haploïdes par androgenèse (culture d'anthères) ou gynogenèse (sacs embryonnaires, oosphères non fécondés) permettant d'obtenir des lignées homozygotes après diploïdisation, recherchées par les améliorateurs. • La production de plants génétiquement modifiés via Agrobacterium tumefaciens par l’utilisation de techniques de régénération faisant appel à l'embryogenèse somatique au bourgeonnement adventif et à la micropropagation. II.5- Les problèmes liés à la culture in vitro: II.5.1- La vitrification : Certains accidents, non prévisibles au départ, peuvent intervenir en cours de culture in vitro, comme des malformations dues à un déséquilibre hormonal. II.5.2- La perte de caractères intéressants : La production répétée de grands nombres de plants uniformes (clones) peut entraîner la perte des gènes nécessaires, par exemple, à la résistance aux maladies nouvelles, il faut donc conserver les pieds mères et à certains moments, repasser par la reproduction sexuée. II.5.3- Problèmes inhérents à la technique : II.5.3.1 - L’asepsie : La technique de culture in vitro exige beaucoup de soin pour le maintien des cultures en condition d’asepsie. Lorsque l’on a des cultures infectées, cela peut provenir de différentes causes. Il peut s’agir d’un champignon (moisissure) ou d’une bactérie. S’il s’agit d’un champignon, on voit un développement mycélien qui a une texture feutrée, souvent blanche ou grisâtre. S’il s’agit d’une bactérie, on voit alors un voile d’aspect laiteux, développé à l’intérieur du milieu et à la surface. Si l’infection part de la zone de contact entre les tissus et le milieu, ce sont les tissus eux-mêmes qui sont la source de l’infection. Si l’infection part d’un point quelconque du milieu, la source de l’infection peut être soit l’air, soit une mauvaise stérilisation du milieu, soit une infection de l’air ambiant par l’intermédiaire de l’eau de condensation au niveau du couvercle (Auger et al., 1989).

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