L’arôme et le gout de la tomate, une vieille histoire

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La tomate (Solanum lycopersicum) est un fruit originaire du nord de l’Equateur produit dans le monde entier (177 millions de tonnes en 2016). Il existe une multitude de cultivars mais malheureusement la tomate produite massivement n’a pas ou peu de goût ni d’odeur. C’est le résultat d’une longue sélection qu remonte à l’Empire aztèque. Durant ce processus, la tomate d’origine requérant une pollinisation croisée a perdu ce caractère et s’auto-pollinise (voir un prochain billet à ce sujet) dans la plus grande majorité des cultivars commerciaux contemporains. Et ce n’est pas anecdotique car l’auto-pollinisation induit une uniformisation génétique ainsi qu’une décroissance du polymorphisme et en particulier la quasi disparition de nombreux gènes. La conséquence première est donc une perte de goût, de saveur et d’odeur du fruit.

Pour reprendre une image utilisée pour les hommes de Neandertal par le Professeur Jean-Jacques Hublin considérez un sac de billes de 15 couleurs différentes. Plongez la main dans ce sac. Statistiquement vous aurez alors dans votre main huit billes, disons de 5 couleurs différentes. Reconstituez un nouveau sac de billes avec le même nombre de billes que le sac initial avec seulement ces 5 couleurs et recommencez l’opération. Voilà une illustration de la sélection qui s’est opérée avec les tomates et bien d’autres plantes maintenant cultivées industriellement : une perte de la diversité génétique par sélections successives.

Une équipe de biologistes de l’Agricultural Research Service à Ithaca, NY sous la direction du Docteur James Giovannoni a identifié la cause de cette perte de goût de la tomate. Le cultivar Heinz 1706 avait été utilisé auparavant pour réaliser la séquence totale de l’ADN du fruit. Cet ADN contient 35768 gènes codants pour des protéines. Or il s’est trouvé que cet ADN de référence contenait 272 gènes que l’on ne retrouve dans aucune solanacée. Il s’agissait donc de contaminations. Après élimination de ces gènes contaminants d’autres ADNs provenant d’ancêtres de la tomate moderne furent inclus dans cette étude provenant de l’Equateur, du Pérou et de l’Amérique centrale. Il apparut qu’au cours de la sélection un grand nombre de gènes avaient disparu ou n’étaient plus exprimés en arrivant à un total (non définitif) de 35942 gènes codants.

En séquençant les ADNs de 725 cultivars différents incluant les ancêtres de la tomate il apparut que 4873 gènes avaient été « oubliés » dans le séquençage du cultivar Heinz 1706, ça fait beaucoup …

La découverte la plus significative de cette étude en profondeur est la présence dans les deux allèles du gène TomLoxC de différences notoires en amont de ces gènes au niveau de la région proche de leur promoteur. La comparaison entre les allèles de ce gène dans Solanum pimpinellifolium (l’ancêtre de la tomate) et dans S. lycopersicum (la tomate moderne) a finalement indiqué que moins de 2 % des cultivars modernes de S. lycopersicum étaient capables d’exprimer correctement le gène TomLoxC. Or l’enzyme codé par ce gène confère justement le goût et l’odeur caractéristiques de la tomate. Il s’agit d’une lipoxygénase qui, à partir de lipides lourds, permet la synthèse d’acides légers dont les esters qui en dérivent confèrent l’arôme et le gout caractéristiques des tomates. Or ce gène particulier existe dans 91 % des tomates ancestrales dont l’ADN a été étudié au cours de cette étude.

Cette somme incroyable de travail va permettre aux biologistes de réintroduire au moins ce gène dans les cultivars modernes mais aussi de se pencher sur ces 4873 autres gènes non identifiés jusqu’ici. De plus le gène TomLoxC est impliqué dans la synthèse des caroténoïdes, précurseurs de la vitamine A, et il y a tout lieu de penser que la tomates du futur, modifiée en réintroduisant ces gènes « oubliés » au cours du long processus de sélection, retrouveront leurs qualités organoleptiques originelles et rendre à la tomate son statut de fruit, car la tomate est un fruit et non pas un légume …

Source : Agricultural Research Service news letters

La banane en réel danger de mort !

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Si vous achetez une banane aujourd’hui il est presque certain que vous dégusterez une banane Cavendish à moins d’y mettre le prix et de trouver des lady-finger aussi appelées « petite-sucrée » ou encore des Gros-Michel si vous êtes chanceux. Je me souviens encore avoir dégusté des bananes Gros-Michel il y a près d’un quart de siècle dans le sanctuaire de la banane sur les hauteurs de Capesterre-Belle-eau à la Guadeloupe géré par le CIRAD. Cette banane onctueuse et beaucoup moins farineuse que la Cavendish avait aussi la particularité d’être particulièrement odorante car riche en acétate d’isoamyle. Aujourd’hui, en dehors de quelques plantations jalousement contrôlées pour éviter toute infestation de ces bananiers Gros-Michel par la maladie de Panama, un champignon de la famille des Fusarium, les bananeraies sont presque exclusivement des Cavendish, un clone issu du Sud-Est asiatique (comme la Gros-Michel) résistant au Fusarium oxysporum qui faillit bien condamner la banane définitivement. Il ne reste aujourd’hui que quelques rares exploitations en Thaïlande qui continuent tant bien que mal à produire des Gros-Michel au prix de traitements outranciers en fongicides systémiques.

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Aujourd’hui on ne trouve plus qu’exclusivement des bananes Cavendish dont les plants sont produits par clonage à partir de méristèmes exempts de virus, car il y a aussi des virus qui attaquent les bananiers … La France, sous l’impulsion de l’IRD a été pendant un temps leader mondial de la production de plantules de bananiers Cavendish pour pallier à la demande consistant à remplacer les Gros-Michel décimés par le fusarium. Tous les bananiers Cavendish sont maintenant des clones et la diversité génétique a disparu ainsi que les éventuelles résistances à d’autres ravageurs et ce qui devait arriver arriva, les intérêts économiques et financiers ayant fait perdre toute prudence aux producteurs de bananes.

Il est important de rappeler ici que le commerce international de la banane est dominé par les grandes compagnies américaines sans scrupules qui font la pluie et le beau temps dans de nombreux pays d’Amérique Centrale et du Sud mais également en Afrique car les enjeux économiques sont immenses, la banane étant le premier fruit vendu dans le monde en tonnage et en valeur, bien avant toutes les agrumes confondues. Il s’agit de Chiquita, Del Monte, Dole et dans une moindre mesure de Fyffes. Les « trois soeurs » contrôlent 80 % du marché mondial de la banane export et elles ne se sont jamais soucié de l’homogénéité génétique de la banane Cavendish … Et pour toutes sortes de raisons. Les bananes sont pratiquement toutes de la même taille, ce qui facilite grandement la logistique du transport et la vitesse de mûrissement est très facilement contrôlée. Dans les plantations les bananiers sont tous de la même taille – il s’agit d’une herbe géante – et la mécanisation y est rendue plus aisée.

À ce jour la recrudescence de la maladie Black Sigatoka met en péril l’ensemble de la filière banane dans le monde. Si la Cavendish est résistante au fusarium elle est susceptible à cet autre champignon connu depuis les années 1960 qui apparut dans la vallée de Sigatoka dans l’île de Viti Levu, Fiji, du nom de la ville côtière de Sigatoka qui n’est pas vraiment un endroit des plus touristiques. Le responsable de cette maladie est un autre champignon, le Pseudocercospora fijiensis, que l’on arrive difficilement à éradiquer totalement à l’aide de traitements massifs avec des fongicides puissants ce qui renchérit les coûts de production. Or comme tous ces bananiers sont maintenant des clones ils ont perdu progressivement leur résistance à la Black Sigatoka mais aussi à la maladie de Panama ! On ne peut donc pas mieux résumer la situation en disant que c’est la panique … La Black Sigatoka a pour effet de meurtrir les feuilles en perturbant la photosynthèse et en rendant de ce fait la croissance des bananes aléatoire ce qui entraine des pertes considérables. Découvrir de nouveaux fongicides, le pseudocercospora devenant progressivement résistant à tous les fongicides connus comme pour aggraver la situation, est un travail long et coûteux et l’homogénéité génétique des bananiers aidant on se trouve aujourd’hui devant un désastre pourtant annoncé comme inévitable pour toutes ces raisons.

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Devant l’urgence une équipe internationale s’est donc récemment penchée sur le génome du pseudocercospora dans l’espoir de découvrir de nouvelles pistes pour combattre cette maladie. Les résultats de l’étude parue dans le journal PlosOne (voir le doi en fin de billet, en accès libre) ont conduit à étudier quelques pistes qui pourraient déboucher sur un espoir de sauvetage. Un gène d’une variété de bananier résistante à la Black Sigatoka a été identifié comme interférant avec le pouvoir infectieux du champignon. Mais les évaluations de la résistance de nouveaux hybrides risquent bien d’être laborieuses car le champignon a la redoutable propriété de rester à l’état latent parfois plusieurs semaines alors que le cycle de production du bananier n’est que de 12 mois environ. L’identification du marqueur de résistance du cultivar dit « Calcutta 4 » permettra peut-être d’accélérer la mise au point de nouveaux hybrides.

Pendant ce temps-là le prix des bananes risque bien d’exploser …

Source : http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1005876

Les levures : les meilleurs amies de l’homme !

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Le premier organisme vivant domestiqué et utilisé par l’homme est la levure probablement depuis des temps immémoriaux, c’est-à-dire quand l’homme s’est aperçu que manger des fruits fermentés naturellement puis intentionnellement lui procurait une certaine euphorie. Ce comportement n’était pas réellement le propre de l’homme puisque ses cousins les singes avaient également découvert l’effet « bénéfique » de ce liquide résultant de la croissance des levures dans les fruits. Il fallut naturellement attendre la fin du XIXe siècle pour que la levure soit identifiée, celle qui est utilisée pour préparer du pain, de la bière ou du vin. Cet ami de l’homme est aussi indispensable dans l’élaboration de deux autres aliments tout aussi appréciés que les boissons alcoolisées, le chocolat et le café.

Cette intervention des levures dans l’élicitation du goût du chocolat ou encore du café est peu connue mais il s’agit bien du même microorganisme la levure de bière joliment appelée Saccharomyces cerevisiae, la levure qui aime le sucre – saccharose – et permet de préparer la cervoise, en d’autres termes la bière ou l’hydromel et enfin le vin. Comme il s’agit d’une créature se reproduisant par bourgeonnement et proche des champignons la levure est aussi capable de fabriquer des spores qui comme ceux de n’importe quel champignon sont très facilement disséminés dans la nature. C’est l’une des raisons pour lesquelles la levure communément utilisée pour la vinification est génétiquement très semblable quelles que soient les régions ou pays du monde producteurs de vins. C’est l’homme qui a disséminé cette levure en transportant le vin dans des amphores puis des tonneaux de chêne. On retrouve par exemple la même levure, à l’identique, dans de nombreux pays producteurs de vin que celle retrouvée en France, en Espagne ou en Italie car elle a été transportée par les tonneaux de chêne ou précédemment les amphores. Il y a de ce fait très peu de diversité génétique pour ce qui concerne la levure utilisée pour la vinification.

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Mais qu’en est-il du chocolat et du café ?

Une étude pilotée par le Centre des Sciences du Génome de l’Université de Washington à Seattle a répondu à cette question. Il est intéressant de rappeler que les graines de cacao doivent être soumises à un processus de fermentation impliquant essentiellement des levures mais aussi des bactéries lactiques et acétiques qui digèrent la pulpe de la graine composée de pectines. Ce processus initialement naturel mais aujourd’hui soigneusement contrôlé fait ressortir l’arôme et le goût caractéristiques du chocolat. Je défie quiconque de mâcher à l’aveugle une graine de cacao fraiche qui ressemble à peu près à une fève et de retrouver le goût du cacao. Le processus de fermentation est nécessaire pour d’une part que la graine, ou ce va en rester, brunisse et qu’elle devienne goûteuse, une saveur presque âpre si on n’y ajoute pas du sucre. Le processus de fermentation dure plusieurs jours et conduit à une espèce de pâte brune qui sera ensuite utilisée pour façonner des blocs de cacao ou de la poudre après séchage et broyage de ce qui reste des graines.

Pour ce qui concerne le café, le processus de fermentation est légèrement différent dans la mesure où les graines sont abandonnées pendant deux à trois jours dans l’eau ou jusqu’à 25 jours en milieu semi-humide afin que le processus faisant encore appel aux levures débarrasse ces graines de leur enveloppe et que des réactions biochimiques complexes aient lieu pour éliciter l’arôme du café. Ce traitement est à rapprocher de la digestion par les civettes des graines de café (voir le lien sur ce blog) mais il fait intervenir essentiellement des levures du même type que la levure de boulangerie ou de bière.

Les travaux publiés dans la revue Current Biology ont mis en évidence une diversité génétique importante des levures utilisées pour la fermentation des graines de cacao ou de café selon les régions du monde productrices de ces dernières. Soixante-dix-huit souches de levures utilisées pour la fermentation des graines de cacao ainsi que 67 souches utilisées pour les graines de café ont été étudiées en provenance de 27 pays producteurs. Les levures associées avec les grains de café ont été isolées et caractérisées à partir de grains non torréfiés qui avaient conservé des spores des levures utilisées lors des processus de fermentation. Les illustrations ci-dessous qui sont une sorte de résumé des travaux dirigés par le Docteur Aimée Dudley montrent la diversité génétique des divers échantillons étudiés. Ces représentations sont une image de la « distance » génétique entre ces diverses souches déduite des analyses d’ADN calculée selon des protocoles pondérant l’incidence des phénotypes résultant d’une seule mutation (SNPs). Il est évident que toutes les levures utilisées pour la vinification sont très proches génétiquement alors que les souches utilisées tant pour le cacao que pour le café présentent une variabilité très large.

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Les même représentations pour le café (C) et le cacao (D) sont également très parlantes, si l’on peut utiliser un tel terme. Il faut en effet rappeler ici que le cacao est une plante originaire des bassins de l’Orénoque et de l’Amazone alors que le café est originaire d’Ethiopie. Le cacao a été répandu dans le monde après qu’Hernan Cortes l’ait fait connaître à l’Europe en 1530 alors que le café fut disséminé par les marchands arabes au VIe siècle et ne fut introduit en Europe qu’au XVIIe siècle puis acclimaté dans divers pays du monde comme le cacao. Cette étude génétique montre clairement que cette diversité des ADNs des levures résulte de mélanges largement favorisés par l’activité humaine.

Pour conclure, ces travaux montrent que les niches génétiques régionales ont été façonnées au cours des siècles par les mouvements de marchandises sans toutefois avoir une influence significative sur les particularismes locaux. Et si on vinifiait un pinot noir avec des levures utilisées en Papouasie-Nouvelle Guinée pour fermenter le cacao, quel serait le résultat improbable …

Source : http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.02.012

https://jacqueshenry.wordpress.com/2016/01/25/du-kopi-luwak-dans-votre-tasse-ce-nest-plus-un-luxe-inaccessible/

Vers une disparition des bananiers ?

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Le Panama TR4 est un champignon microscopique dont l’origine malgré son nom n’est pas exactement localisée. Il attaque spécifiquement les racines des bananiers et il n’existe aucune parade car il est résistant à tous les fongicides connus. Le Fusarium oxysporum, c’est son nom scientifique, a complètement décimé les bananeraies de la variété Gros Michel, une banane beaucoup plus goûteuse que l’épouvantable Cavendish qu’on trouve aujourd’hui partout dans le monde. En termes de volume et de chiffre d’affaire la banane est le premier fruit au monde, bien avant les agrumes. Il est donc très inquiétant de constater que la variété Cavendish se trouve exposée aujourd’hui au fusarium car ce dernier a muté et a contournée la résistance naturelle de la Cavendish. Ce gros problème phytosanitaire aux conséquences économiques potentiellement catastrophiques est amplifié en raison de la quasi uniformité génétique des bananiers. Les bananiers sont en effet presque exclusivement des clones et cette approche a notamment permis de réduire l’incidence des maladies virales sur cette herbe géante.

De multiples laboratoires s’activent pour tenter d’établir des variétés hybrides permettant d’obtenir une résistance au champignon mais le problème est loin d’être résolu car il faut aussi réussir à satisfaire les critères indispensables tels que le goût du fruit, l’absence de graines, la possibilité de retarder le murissement, permettre aux bananes de voyager sur de longues distances et enfin sauvegarder des rendements satisfaisants. Toutes les approches abordées à ce jour ont été infructueuses.

Seules l’Australie, l’Afrique de l’Ouest et l’Amérique Centrale et du Sud étaient jusqu’alors épargnées mais l’arrivée du champignon qui peut survivre jusqu’à 30 ans dans un particule de terre ne peut être exclue. C’est ce qui est arrivé dans le nord du Queensland, dans la région de Cairns. Des plantations de bananiers qui s’étendent à perte de vue dans la région de la Cassowary Coast à une cinquantaine de kilomètres au sud de Cairns ont pour la première fois été contaminées par le TR4 au début de l’année 2015. Les plantations contaminées ont été entourées de grillages afin d’éviter que des animaux sauvages transportent de la terre pouvant éventuellement véhiculer le champignon. Les plants présentant les symptômes de dépérissement caractéristiques de l’attaque par le fusarium ont été systématiquement détruits et le terrain éventuellement traité par des injections de bromure de méthyle sans grand espoir d’éliminer le champignon. Les chasseurs de sanglier ne peuvent plus pénétrer à l’intérieur des terres avec leur 4×4 car les incrustations des pneus peuvent également répandre la maladie. Tout a été mis en place pour tenter de contenir son expansion y compris de sacrifier des plantations entières. Les Australiens sont de gros mangeurs de bananes et leur silhouette en subit les conséquences car la banane, très riche en sucre, favorise l’apparition de l’obésité. Le Queensland fournit plus de 90 % des bananes consommées dans le pays et la panique se répand progressivement.

La situation se complique également dans la mesure où les sous-variétés de bananes Cavendish résistantes à la « tache de rousseur », une autre maladie fongique du bananier, pouvaient être de bons candidats pour la résistance au TR4. Malheureusement il s’est avéré, après plusieurs années d’efforts inutiles que cette résistance n’incluait pas le fusarium.

Cette histoire de TR4 révèle la fragilité des cultures industrielles à haut rendement et avec une diversité génétique réduite. Peut-être que cette situation conduira les agronomes, les biologistes et les décideurs à reconsidérer la totalité de l’organisation de cette industrie.

Inspiré d’un article paru dans The Guardian