L'origine des semences est primordiale, car elle constitue la base de la qualité, notamment alimentaire. Dans le vaste monde de la sélection végétale, des techniques complexes sont développées pour améliorer les cultures et optimiser les rendements. Parmi celles-ci, la Stérilité Mâle Cytoplasmique (CMS) occupe une place particulière, suscitant à la fois intérêt agronomique et interrogations éthiques, notamment dans le secteur de l'agriculture biologique. Pour aborder ce sujet technique avec simplicité et le rendre accessible, il est essentiel de démystifier son fonctionnement, ses applications et les discussions qu'elle engendre.
Un Rappel d'Anatomie Végétale pour Comprendre la Stérilité Mâle
Avant de plonger dans les mécanismes de la stérilité mâle, un petit rappel d’anatomie végétale s’impose. De nombreuses espèces végétales comportent des fleurs hermaphrodites, possédant à la fois les caractères mâles et femelles. Le caractère mâle est porté par les étamines, avec à leur extrémité les sacs de pollen. Le caractère femelle est porté par le pistil, avec à sa base l’ovaire contenant les ovules, qui, une fois fécondés par le pollen, se transformeront en graines.
La stérilité mâle, au sens large, a été observée chez plus de 600 espèces végétales. Elle conduit à l’impossibilité pour la plante de produire des anthères déhiscents, du pollen fonctionnel et des gamètes mâles viables, lui évitant ainsi un trop fort taux de consanguinité. Isolées, ces plantes ne peuvent pas se reproduire elles-mêmes. Ce phénomène existe à l’état naturel chez de nombreuses espèces de plantes comme l’oignon, la carotte, la betterave, le fenouil, le radis, l'orge, le panais et le tabac.
L'Observation Fortuite de la Stérilité Mâle
Imaginez une promenade printanière sur un sentier forestier, l'appareil photo équipé d'une lentille macro, à la recherche de magnifiques asphodèles en plein épanouissement. En s'approchant d'un bel exemplaire en bord de chemin, une observation surprenante se présente : toutes les étamines sont sans leur sac de pollen. La plante semble stérile. Une autre plus loin présente le même phénomène. Cette observation fortuite révèle la stérilité mâle d'une plante.
Les plantes qui ont le caractère CMS ne produisent pas de pollen, elles sont donc femelles et ne peuvent être pollinisées que par des plantes fleurissant en même temps qu'elles et qui ne sont pas mâle-stériles. La castration manuelle ou mécanique (pratiquée par exemple chez le maïs) ou chimique (pratiquée chez le blé) n'est pas toujours facile ou possible pour produire des semences hybrides à grande échelle. Il a donc été nécessaire de développer d’autres méthodes pour obtenir des lignées mâles stériles.
La Stérilité Mâle Cytoplasmique (CMS) : Un Outil Agronomique Clé
Pour faciliter la reproduction des semences hybrides, ce phénomène de stérilité mâle a été repris par les laboratoires qui ont mis au point une technique au nom évocateur de Stérilité Mâle Cytoplasmique (CMS, pour Cytoplasmic Male Sterility en anglais). La stérilité mâle cytoplasmique est un outil utilisé en agronomie qui permet d’exploiter la vigueur hybride (ou hétérosis) des plantes. Chez les plantes cultivées, elle représente un mécanisme important pour faciliter la production de semences hybrides, permettant ainsi aux sélectionneurs d’exploiter les gains de rendements associés à la vigueur hybride.
La stérilité mâle peut être soit de type génique (on parle de GMS), soit cytoplasmique (on parle alors de CMS). La stérilité mâle cytoplasmique (CMS) est provoquée par une interaction entre des gènes nucléaires et des gènes mitochondriaux. La stérilité mâle génique (GMS) est causée par des gènes nucléaires uniquement. La stérilité mâle peut soit exister naturellement chez une espèce végétale, soit être induite au laboratoire chez une espèce cultivée, à partir d’une stérilité mâle provenant d’une espèce de la même famille avec laquelle l’espèce cultivée ne se croise pas de façon naturelle.
Comment l'Obtient-on : La Fusion de Protoplastes
La Stérilité Mâle Cytoplasmique est obtenue par des techniques de fusion cytoplasmique ou protoplasmique. Les protoplastes, qui sont des cellules végétales dont la paroi pectocellulosique a été enlevée par digestion enzymatique, possèdent la capacité de fusionner entre eux lorsqu’ils sont placés dans un milieu approprié. Ces techniques permettent de forcer la combinaison du matériel cellulaire de deux espèces. La barrière des espèces est transgressée, tout comme la barrière cellulaire.
Fusion des protoplastes - ROUABAH Is
C'est Georges Pelletier, chercheur à l’INRA, qui le premier a maîtrisé cette méthode dans le cadre de ses recherches sur le déterminisme génétique de la stérilité mâle cytoplasmique. Concrètement, pour obtenir une lignée de chou-fleur mâle stérile, des cellules de radis noir japonais ont été fusionnées avec des cellules du chou-fleur, s'appuyant sur les études menées par Hiroshu Ogura sur le radis japonais en 1968.
Les Enjeux Économiques de la Stérilité Mâle Cytoplasmique
La production de semences hybrides F1 répond à des enjeux économiques importants dans l’agriculture. Ces semences permettent en effet d’obtenir un meilleur rendement des cultures, grâce à l'effet d'hétérosis ou vigueur hybride. La stérilité mâle est également un outil précieux pour les sélectionneurs, qui leur permet d’exploiter cette vigueur hybride, ce qui représente un enjeu économique important. Quelle que soit la technique (par fusion cellulaire ou non), l’utilisation de la stérilité mâle cytoplasmique permet de produire des hybrides à faible coût.
Le caractère mâle fertile n’est ensuite restitué à la plante, avant de produire les semences commercialisées, que chez les espèces destinées à produire du grain (tournesol, colza, etc.). Chez les espèces potagères destinées à produire des légumes racines ou feuilles, la semence reste CMS.
Les Hybrides CMS sont-ils des OGM ? Un Débat Réglementaire
D'après les définitions données dans les textes européens, la technique de fusion cytoplasmique ou protoplasmique correspond à une manipulation génétique. Cependant, cette pratique est considérée comme une technologie génétique mineure, et ces hybrides ne sont donc pas concernés par la réglementation sur la déclaration et l’étiquetage, étant donné qu’ils ne sont pas considérés comme étant génétiquement modifiés (OGM). D’un point de vue légal, les variétés CMS ne sont pas des OGM et leur utilisation est autorisée dans l’agriculture biologique.
Cependant, les variétés hybrides, notamment de crucifères, obtenues par la technique de la stérilité mâle cytoplasmique par fusion cellulaire, sont remises en question par les producteurs biologiques. Cette technique touche à l’intégrité de la cellule ainsi qu’à la fertilité de la semence. Les standards du mouvement bio international - IFOAM - placent le respect de l’intégrité des cellules au rang de principe fondateur de l’agriculture biologique (AB) et confirment que la fusion cellulaire n’est pas compatible avec les principes de l’AB.
Si l’inertie est de mise au niveau du règlement bio européen, les démarches privées d’organisations de producteurs bio se multiplient en Europe. La stérilité mâle cytoplasmique par fusion cellulaire est considérée comme une manipulation génétique au sens de la directive européenne 2001/18 sur les OGM. Elle est pourtant exclue de son champ d’application. Aucune des règles imposées aux OGM ne s’applique donc : traçabilité, étiquetage, évaluation. De ce fait, les CMS par fusion cellulaire ne sont pas interdites en agriculture biologique.
La Difficile Identification et les Initiatives des Acteurs du Bio
À l'heure actuelle, respecter cette interdiction n’est pas toujours chose aisée pour les producteurs bio, faute d’étiquetage et d’information obligatoire sur les méthodes de sélection utilisées par les semenciers. En Europe, comme partout ailleurs, les producteurs cherchent des solutions pour se prémunir contre ces semences CMS, difficilement identifiables faute d’étiquetage. Pour répondre à ce besoin d’information de leurs adhérents, les marques privées aux quatre coins de l’Europe se lancent dans des recensements des variétés et de leur méthode d’obtention.
Les variétés à pollinisation ouverte ne sont, par définition, pas des hybrides ; la technique de fusion cellulaire n’a donc pas été employée pour les obtenir. Les obtenteurs confirment plus ou moins facilement l’utilisation de la CMS par fusion cellulaire. Plus rarement, principalement lorsque des doutes subsistent ou que les sélectionneurs ne jouent pas le jeu de la transparence, des analyses quantitatives et qualitatives peuvent être réalisées sur des échantillons de semences afin de détecter la présence de CMS par fusion cellulaire.
Dans l’état actuel des choses, le catalogue fait seulement mention du caractère hybride de la variété. Il est impossible de connaître le système d’hybridation employé par les obtenteurs. Parmi les semenciers conventionnels, certains jouent cependant le jeu de la transparence et affirment ne pas employer la CMS par fusion cellulaire pour leurs gammes bio exclusivement. C’est le cas de Bejo, Hild et Rijk Zwaan.
En Suisse, l’institut de recherche FiBL et l’association de producteurs Bio Suisse publient chaque année une liste positive des variétés certifiées sans CMS par fusion cellulaire utilisables par les agriculteurs bio. En Allemagne, les principales organisations de producteurs bio (Bioland, Naturland, Demeter et Gäa) se sont regroupées pour publier une liste commune. Cette liste négative répertorie de manière non-exhaustive les variétés de semences identifiées comme issues de fusion cellulaire.
Les antennes nationales de l’organisation Demeter aux Pays-Bas, en Allemagne et en France travaillent de concert pour identifier les variétés non issues de fusion cellulaire et établissent une liste positive adaptée à l’offre nationale de semences dans leur pays respectif. En France, l’Association des Producteurs de Fruits et Légumes Bio Bretons (APFLBB) publie chaque année à destination de ses adhérents une liste positive des variétés non issues de fusion cellulaire, donc compatibles avec le cahier des charges BioBreizh.
Pour faire la synthèse des différentes listes positives ou négatives propres à chaque organisation de producteurs bio et mutualiser le travail chronophage de recensement, le FiBL a lancé la base de données publique en ligne www.iqseeds.eu. Bien que disponible dans 5 langues, cette plateforme reste confidentielle et peine à être complétée ou mise à jour par les semenciers. En France, cela fait longtemps que certaines marques privées collectives, telles que Demeter France, BioBreizh, Bio Loire Océan ou encore Bio Cohérence, ont décidé de mettre en œuvre elles-mêmes une interdiction d’utiliser les semences issues de CMS par fusion cellulaire. Demeter et BioBreizh tiennent à jour une liste négative. D’autres opérateurs exigent des attestations des fournisseurs de semences. Des scandales ont éclaté en Allemagne, en Suisse et en Espagne.
La Détection des Hybrides CMS : Le Rôle de Food Chain ID Testing
C'est dans ce contexte que Food Chain ID a mis au point un système de détection des hybrides CMS. Comme l'explique le docteur Konstantin Rizos, directeur R&D de Food Chain ID Testing : « La réglementation européenne est très claire : les CMS ne sont pas des OGM, mais ces variétés sont rejetées par de nombreuses associations biologiques. Food Chain ID Testing propose une méthode de détection des CMS qui concerne principalement deux espèces végétales : les choux et la chicorée. »
Fusion des protoplastes - ROUABAH Is
Dans le cas du chou, des cellules de radis japonais sont fusionnées à la variété de chou (CMS Ogura). Pour les deux plantes, l’information génétique est encodée dans l’ADN mitochondriale des cytoplasmes. Food Chain ID Testing a développé une méthode particulière de réaction en chaîne par polymérase (PCR en temps réel) permettant de mesurer la quantité initiale d'ADN de radis « Ogura » ou de tournesol dans les hybrides. Le PCR en temps réel consiste à dupliquer en grand nombre une séquence d’ADN à partir d’une faible quantité d’acide nucléique et ainsi permettre de détecter la présence d’ADN étranger à la variété testée.
Food Chain ID Testing est un laboratoire d’analyse homologué selon la norme DIN EN ISO/IEC 17025, spécialisé dans l’analyse des produits d’alimentation humaine et animale. Il a été parmi les premiers à proposer un test permettant de détecter la présence d’OGM. Avec son équipe, il a développé plusieurs méthodes d’identification d’OGM, d’espèces et d’allergènes, collaborant avec des organismes dans plus de 100 pays.
L'Avenir de la Réglementation et des Alternatives
Alors, faut-il tout simplement interdire les semences issues de CMS dans le règlement bio ? Dans le cadre de la révision en cours du règlement bio, cette question n’avait pas été mise sur la table par la Commission européenne dans son projet de mars 2014, le Conseil ne s’y est pas attaqué non plus dans son texte voté en juin dernier. En revanche, la modification de la définition d’OGM dans le règlement bio proposé dans le texte du Parlement européen voté le 13 octobre aboutirait bien à l’interdiction en bio des semences issues de CMS par fusion cellulaire.
D’un point de vue pratique, est-il encore temps d’interdire les CMS par fusion cellulaire dans le règlement bio européen ? Y a-t-il suffisamment d’alternatives pour ne pas pénaliser les producteurs ? En colza, la question est sérieuse, a priori 95 % ou plus des semences de cette espèce seraient des CMS issues de fusion cellulaire. Un inventaire des semences par techniques d’hybridation s’impose. Les producteurs de légumes ne veulent pas n’avoir le choix qu’entre des variétés issues de CMS par fusion cellulaire. Si l’on trouve encore des semences non CMS par fusion cellulaire (semences de choux notamment), l’offre se réduit de plus en plus.