Amélioration de la production agricole végétale et animale — Cours SVT Bac Agro

Dans le programme du Bac Agro

Coefficient 5 en Bac Sciences Agronomiques, à égalité avec la Physique-Chimie et les Sciences des Plantes et des Animaux. L'unité « eau et production agricole » est propre au programme Agro : elle relie la SVT aux pratiques d'irrigation et d'élevage que l'épreuve de SPA met en œuvre.

À l'épreuve

Exploitation de résultats de croisements (rendements des parents et de la F1, calcul de la vigueur hybride), de schémas de sélection ou de croisement d'absorption, de documents sur la culture in vitro ou l'insémination artificielle. On demande d'expliquer le principe génétique de chaque méthode et d'en discuter les limites.

Objectifs d'apprentissage

Expliquer le principe de la sélection et ses limites dans une lignée pure
Calculer et interpréter la vigueur hybride (hétérosis) d'une F1
Décrire le croisement d'absorption pour améliorer une race locale
Présenter la multiplication végétative et la culture in vitro
Expliquer l'intérêt de l'insémination artificielle et du transfert d'embryons en élevage
Situer les OGM parmi les méthodes d'amélioration et en discuter les enjeux

Notions clés

La sélection

Sélectionner, c'est choisir comme reproducteurs les individus qui présentent les caractères recherchés (rendement, résistance à la sécheresse ou à une maladie, qualité), génération après génération. Elle n'est efficace que si la variation observée est héréditaire : dans une lignée pure, où tous les individus ont le même génotype, les différences sont des fluctuations dues au milieu et la sélection ne donne rien.

L'hybridation et la vigueur hybride

Le croisement de deux lignées pures différentes donne une F1 homogène qui dépasse souvent la moyenne de ses parents, voire le meilleur d'entre eux : c'est la vigueur hybride (hétérosis), liée à l'hétérozygotie. On la mesure par

H = \dfrac{F_1 - \overline{P}}{\overline{P}} \times 100

, avec

\overline{P}

la moyenne des parents. La vigueur se perd en F2 par ségrégation des allèles : l'agriculteur doit racheter des semences hybrides chaque année.

Améliorer une race : croisements et biotechnologies

Le croisement d'absorption consiste à croiser une race locale, rustique, avec une race améliorée (laitière, à viande), puis à recroiser les femelles obtenues avec des mâles de la race améliorée sur plusieurs générations : la part du génome amélioré passe à 50 %, 75 %, 87,5 %... L'insémination artificielle diffuse à grande échelle la semence d'un mâle d'élite ; le transfert d'embryons multiplie la descendance d'une femelle d'élite, portée par des femelles receveuses.

Multiplier les plantes : culture in vitro et OGM

La multiplication végétative (bouturage, greffage, marcottage) reproduit fidèlement une plante intéressante, sans brassage génétique. La culture in vitro pousse ce principe : à partir de quelques cellules ou d'un méristème, on obtient sur milieu nutritif stérile des milliers de plants identiques et sains — technique utilisée au Maroc pour multiplier des variétés de palmier dattier résistantes au bayoud. Le génie génétique (OGM) introduit directement un gène d'intérêt, plus vite que les croisements, mais soulève des questions sanitaires, environnementales et économiques.

La qualité sanitaire des produits agricoles

Un produit agricole doit être sans danger pour le consommateur. Les résidus de pesticides ne doivent pas dépasser les limites maximales autorisées (LMR), ce qui impose de respecter les doses et les délais avant récolte ; les produits animaux doivent respecter les délais d'attente après un traitement vétérinaire. D'autres risques sont microbiologiques (salmonelles, brucellose transmise par le lait cru) ou liés aux mycotoxines de grains mal stockés. Au Maroc, l'ONSSA contrôle la qualité sanitaire des produits ; la traçabilité, les bonnes pratiques agricoles et d'hygiène et les certifications garantissent la sécurité des aliments et ouvrent l'accès aux marchés d'exportation.

Erreurs fréquentes

Croire que la sélection est efficace dans une lignée pure : sans diversité génétique, il n'y a rien à sélectionner.

Ressemer les graines d'une F1 hybride en espérant le même rendement : la F2 est hétérogène et perd la vigueur hybride.

Calculer la vigueur hybride par rapport au meilleur parent au lieu de la moyenne des parents (sauf si l'énoncé le précise).

Confondre multiplication végétative (clones identiques à la plante mère) et reproduction sexuée (brassage génétique).

Exemple corrigé

Énoncé

Deux lignées pures de maïs produisent

5{,}0\ \text{t/ha}

3{,}0\ \text{t/ha}

. Leur hybride F1 produit

7{,}2\ \text{t/ha}

. Calculer la vigueur hybride, puis expliquer pourquoi l'agriculteur ne garde pas ses propres graines pour l'année suivante.

Correction

Moyenne des parents.

\overline{P} = \dfrac{5{,}0 + 3{,}0}{2} = 4{,}0\ \text{t/ha}

Vigueur hybride.

H = \dfrac{7{,}2 - 4{,}0}{4{,}0} \times 100 = 80\,\%

: la F1 dépasse même le meilleur parent.

F2. Les graines récoltées sont la F2 : les allèles se séparent à la méiose, les plantes sont hétérogènes et une partie redevient homozygote ; la vigueur hybride diminue fortement.

Conclusion. Pour conserver le rendement, il faut racheter chaque année des semences F1, produites en croisant à nouveau les deux lignées parentales.

Le cours, puis l'entraînement.

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Citer deux avantages de l'insémination artificielle en élevage bovin.

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Elle permet de diffuser la semence d'un taureau d'élite à des milliers de vaches, donc d'améliorer rapidement la production (lait, viande) d'un troupeau ; elle évite d'entretenir un taureau dans chaque exploitation et limite la transmission de maladies par la saillie naturelle.

Exercice 2

Moyen

Une vache de race locale est croisée avec un taureau Holstein (race laitière). Les femelles obtenues sont à nouveau croisées avec des taureaux Holstein, et ainsi de suite. Quelle est la proportion moyenne du génome Holstein à la troisième génération ? Quel est l'intérêt de cette méthode ?

Voir la correction

À chaque génération, la moitié du génome vient du père Holstein : 50 % en F1, 75 % en deuxième génération, 87,5 % en troisième. C'est un croisement d'absorption : il améliore progressivement le potentiel laitier tout en conservant, au début, une partie de la rusticité et de l'adaptation au milieu de la race locale.

Exercice 3

Difficile

On veut multiplier rapidement une variété de palmier dattier résistante au bayoud, qui donne peu de rejets. Comparer la multiplication par graines et la culture in vitro.

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Les graines sont issues d'une reproduction sexuée : les descendants sont génétiquement différents, et la moitié environ sont des mâles qui ne produisent pas de dattes ; la résistance n'est pas assurée. La culture in vitro de tissus (méristèmes) produit des milliers de clones identiques à la plante mère, donc résistants et du bon sexe, sains et en peu de temps. Son coût et la nécessité d'un laboratoire sont ses limites, ainsi que la faible diversité génétique des plantations obtenues.

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Questions fréquentes

Qu'est-ce que la vigueur hybride ?

C'est la supériorité d'un hybride F1, issu du croisement de deux lignées pures différentes, sur la moyenne de ses parents (rendement, croissance, résistance). Elle est liée au fort taux d'hétérozygotie de la F1 et disparaît en grande partie dès la F2.

Pourquoi conserver les races et variétés locales ?

Elles sont adaptées au climat, aux sols et aux maladies de leur région : elles portent des allèles de rusticité et de résistance précieux pour les futurs programmes d'amélioration. Les remplacer toutes par quelques variétés améliorées appauvrirait la diversité génétique.

Les OGM sont-ils une méthode d'amélioration comme les autres ?

Ils visent le même but, mais en transférant directement un gène, éventuellement venu d'une autre espèce, sans passer par les croisements. C'est plus rapide et plus précis, mais l'introduction de ces organismes dans l'environnement et l'alimentation est encadrée par des réglementations, en raison d'enjeux sanitaires, écologiques et économiques.