La pomme de terre : la longue histoire d’une plante génétiquement modifiée par l’homme

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La pomme de terre est originaire des Andes péruviennes et elle fut consommée et cultivée par les Amérindiens il y a plus de 10000 ans dans les régions constituant aujourd’hui le Pérou, la Bolivie et l’Equateur. Quelques millénaires plus tard la pomme de terre apparut dans des zones climatiques très différentes des hauteurs andines comme dans les plaines du Vénézuela actuel mais également au sud du Chili et de l’Argentine en suivant les migrations de ces Amérindiens qui avaient rapidement reconnu les propriétés alimentaires exceptionnelles de ce tubercule. Durant cette adaptation à des climats différents le capital génétique de la plante (Solanum tuberosum) se modifia progressivement en ce sens que le nombre de chromosomes doubla, passant de 2X à 4X. Ces modifications génétiques et l’apparition progressive de nouveaux cultivars obtenus par sélection et croisements successifs – une modification génétique réalisée sur le long terme – fit qu’aujourd’hui la pomme de terre est la troisième production agricole dédiée à l’alimentation humaine dans le monde.

La pomme de terre est en effet la deuxième culture en terme de richesse protéique après le soja et la première culture si les teneurs en carbohydrates et en protéines sont prises en compte et combinées. De plus la pomme de terre est riche en vitamine C : une seule pomme de terre de 100 g assure 50 % du besoin quotidien en cette vitamine qui est totalement absente dans le riz ou le blé. Les protéines de la pomme de terre offrent de manière équilibré l’ensemble des 20 acides aminés dont l’organisme a besoin contrairement par exemple au maïs dont les protéines présentent un déficit prononcé en lysine et en tryptophane. Enfin au cours de ce long processus de « modification génétique » – car il faut appeler les choses par leur nom – la biosynthèse de glyco-alcaloïdes indésirables fut progressivement éteinte et le métabolisme des sucres (carbohydrates de la fécule) se trouva parallèlement modifié et amplifié sans altération de la teneur en protéines.

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Ce long processus d’évolution génétique de la pomme de terre originaire des plateaux andins et poussant jusqu’à des altitudes de 5000 mètres près de l’équateur a réservé quelques surprises aux biologistes de l’Université de East Lansing dans le Michigan qui ont réalisé cette étude exhaustive (voir le lien). Les variétés « primitives » de la pomme de terre (S. chacoense, S. brevicaule, S. kurtzianum, S. medians et S. berthaultii ainsi que S. candoleanum) étaient adaptées à des alternances jour-nuit d’environ 12h sans grandes variations au cours de l’année. En adaptant la pomme de terre aux latitudes plus extrêmes, au sud du Chili et de l’Argentine puis au nord du continent nord-américain l’expression d’un nombre important de gènes impliqués dans le rythme circadien a été modifiée avec parallèlement une désagrégation de la faculté de la plante à se reproduire sexuellement par floraison tout en étant bénéfique pour la grosseur des tubercules. Il s’agit d’un cas presque unique d’une adaptation génétique aussi profonde à la modification du rythme circadien chez les grandes cultures domestiquées par l’homme au cours des millénaires passés.

Il est également intéressant de noter la diminution, au cours de la sélection, à des teneurs acceptables des alcaloïdes toxiques comme l’alpha-solanine et l’alpha-chaconine dans les tubercules. Ces alcaloïdes étaient normalement présents dans toute la plante et servaient à protéger celle-ci des attaques par les ravageurs comme les insectes, on pense tout de suite au doryphore, qui ont finalement contraint les agriculteurs à utiliser des pesticides artificiels pour protéger la plante mais cette adaptation a rendu la plupart des tubercules propres à la consommation sans plus aucun risque d’intoxication. Il s’agit d’un cas d’adaptation ou plutôt de sélection assez fréquent puisque les ancêtre de la tomate et de l’aubergine, des fruits très proches de la pomme de terre – il s’agit en effet d’autres solanacées – étaient également toxiques … Enfin, pour conclure la revue des découvertes relatives à la génétique de la pomme de terre au cours de cette sélection il s’agit de la modification de la voie métabolique conduisant au tryptophane et à ses dérivés dont en particulier l’acide kynurénique, un anti-oxydant reconnu comme tel mais aussi un neuroprotecteur et un anti-inflammatoire. Cette adaptation ultime datant du XIXe siècle coïncide avec les croisements variés qui furent réalisés pour atténuer la sensibilité de la pomme de terre au Phytophtora infestans qui ravagea les cultures de pomme de terre en Irlande et provoqua la grande famine restée gravée dans les mémoires des Irlandais.

Il reste encore une utilité pour les variétés primitives de cette plante encore présentes dans les plateaux andins pour encore améliorer cette culture d’une importance mondiale considérable car elles ont gardé les gènes ancestraux qui pourraient un jour être à nouveau réintroduits dans la plante en vue de nouvelles améliorations avec les techniques modernes de la biologie moléculaire.

Source et illustrations PNAS : http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1714380114

Une réflexion au sujet de « La pomme de terre : la longue histoire d’une plante génétiquement modifiée par l’homme »

  1. Dans un passé lointain, j’ai visité a zone du Pérou ou il semble qu’est apparu la pomme de terre, il s’agit de Huassassi region Junin. Il s’y trouve d’importants complexes archéologiques dont certaines ruines uniques présentées des pierres taillées de façon particulière mais ici n’est pas le sujet et terrasses toutes cultivées de pommes de terre.
    Donc depuis un temps immémorial dans cette zone les habitants sont des spécialistes de la pomme de terre et de nombreuses espèces ont été mises au point selon eux tous descendants de la pomme de terre native aussi comestible que l’on trouve encore la bas.
    La technique utilisée est l’insémination des plans par les pollens, l’on prend un plan d’un sexe que l’on féconde par l’autre, l’enfant va donner une autre variété et ses caractéristiques vont se retrouver dans ses graines a condition qu’il soit fécondé par un autre plan identique.
    La technique se produit en fait toute seule dans la nature, la variété du champ voisin féconde son voisin .. etc de la les agriculteurs soucieux d’obtenir un croisement ou de voir le résultat récupéraient les semences et les ensemencer en terre a leur tour, une nouvelle variété né si elle est profitable elle est alors sélectionnée.
    Toutefois il y a un soucis, l’espèce native ne contenant pas le même nombre de chromosomes « elle ne se mélange plus avec les espèces domestiques ». Elle pousse parfois encore naturellement aux abords des champs de pommes de terre domestiques alors que si elle serait fécondée par le la pomme de terre domestique elle aurait disparu avec le temps …
    Je ne veux pas insister sur une éventuelle intervention pour « donner » la pomme de terre aux incas, selon leurs mythologies c’est un cadeau des dieux … mais lorsque je lis ce que l’on fait aujourd’hui ou que l’on veut faire et que je pense a l’époque a ce qu’on fait ces gens … ils ont doublé de nombres de chromosomes de la pomme de terre sauvage prétendument en la déplaçant sous un climat plus chaud et de la sélectionner des centaines de variétés. Aujourd’hui un organisme péruvien liménien dédié au sujet et en relation avec la zone de Huassassi compte je crois plus de 500 variétés commerciales/alimentaires … et bien ils étaient extrêmement doués en génétique nos ancêtres et partout dans le monde lorsqu’il s’agit d’un végétal qui nous est toujours très profitable, de la a penser que la nature est si généreuse et si simple a maîtriser c’est peut être utopique surtout avec la connaissance certaine que l’on donne aux hommes de l’age de bronze, au maximum se sont de bons artistes …

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