La culture in vitro, aussi appelée culture en éprouvette ou micropropagation, représente une avancée majeure dans le domaine de l'horticulture et de l'agriculture, offrant des possibilités uniques pour la multiplication rapide et saine des plantes. Cette technique, pratiquée en laboratoire sous des conditions strictes et contrôlées, permet de régénérer une plante entière à partir d'une infime partie de ses organes, voire d'une simple cellule. Le framboisier, fruitier apprécié pour ses petits fruits sucrés et acidulés, est un exemple emblématique de l'application réussie de cette méthode. En effet, depuis les années 1980, la quasi-totalité des framboisiers cultivés en France proviennent de la multiplication in vitro réalisée dans un laboratoire d'INRAE de Dijon.
Les Fondements de la Culture In Vitro : Stérilité et Précision
La réussite de la culture in vitro repose sur la mise en œuvre de conditions de culture très précises. Les plantes sont cultivées dans de petits récipients ou des tubes à essai, où la température et l'éclairage sont optimisés. Crucialement, le milieu doit être stérile afin qu'aucune bactérie ou champignon ne puisse s'y développer, assurant ainsi la croissance de plants sains et vigoureux. Le contrôle strict du milieu de culture, dans un espace miniaturisé, est une caractéristique essentielle de cette technique.
Le Rôle Central des Solutions Mères
La préparation des milieux de culture est une étape fondamentale. Ces milieux, souvent complexes, fournissent tous les nutriments essentiels à la croissance et au développement des plantes. Plutôt que de peser chaque composant individuellement à chaque préparation, ce qui serait fastidieux et potentiellement imprécis, on utilise des solutions mères. Le principe consiste à partir de la formulation de base des milieux de culture et de multiplier toutes les quantités par 10 ou par 100. La première opération consiste donc à peser ces différents produits avec une balance précise au gramme ou au 100ème de gramme (10 mg), en fonction des valeurs à peser.
La préparation des solutions mères doit impérativement prendre en compte la solubilité des produits utilisés, sous peine de voir un dépôt se former au fond de la fiole. C'est notamment le cas du CaHPO4 (Phosphate dibasique de calcium) qui a une solubilité dans l'eau de 0,2g.l-1 et qui entre dans la composition du milieu de Malmgren utilisé pour les orchidées rustiques. Stockées ainsi, ces solutions peuvent se conserver des mois, la seule précaution à prendre avant chaque utilisation étant de vérifier si l'un des produits n'a pas précipité au fond de la bouteille.
Si un milieu de culture, comme le MS/3, est utilisé très fréquemment, il peut être très intéressant de préparer des aliquotes. À partir de la solution mère, on prélève la quantité nécessaire à préparer 1 litre de milieu de culture que l'on stocke dans un récipient placé au congélateur. Cette technique présente l'avantage d'éviter toute précipitation de composés qui peut se produire même au réfrigérateur. Des milieux de culture en poudre prêts à l'emploi sont également disponibles dans le commerce, simplifiant encore le processus.
Techniques Spécifiques de la Culture In Vitro
La culture in vitro englobe plusieurs techniques spécialisées, chacune avec ses applications et ses avantages distincts.
La Culture de Méristèmes : Une Révolution Sanitaire
La culture de méristèmes a marqué une avancée considérable dans les années 1950 en permettant de guérir des plantes virosées, en particulier chez celles qui sont multipliées végétativement, comme la pomme de terre, le fraisier ou la tulipe. Cette découverte expérimentale a eu un retentissement considérable et est appliquée aujourd'hui dans le monde entier. Dans le cas de la pomme de terre, les maladies à virus avaient entraîné en 1956 la perte de 15 % de la production mondiale, soit 30 millions de tonnes.
Les méristèmes sont formés de cellules non différenciées présentes dans les bourgeons à l'extrémité des tiges et des racines. Ces structures, mesurant moins d'1mm, permettent la croissance et la transformation des organes de la plante future. L'intérêt majeur des méristèmes réside dans le fait qu'ils sont indemnes de virus, même si la plante mère est malade. Ce processus assure une totale régénération, permettant ainsi de préserver ou de sauver certaines espèces ou variétés en obtenant des plantes parfaitement saines et conformes à la variété d'origine. Cette découverte fut pressentie au début des années 1950 par deux chercheurs d'INRAE (P. Limasset et P. Cornuet) et confirmée par les travaux de deux autres chercheurs d'INRAE (G. Morel et C.).
La guerison des plantes par la culture de meristemes
Le Microbouturage (Micropropagation ou Clonage)
Le microbouturage est une technique qui consiste à prélever un bourgeon végétal d'environ 0,1 mm, puis à le mettre en culture dans un milieu favorable. On obtient alors une microbouture que l'on fragmente. Les fragments cultivés donnent de nouvelles microboutures. Ce processus peut se répéter toutes les quatre semaines, permettant ainsi d'obtenir, à partir d'un seul fragment végétal, 200 000 à 400 000 individus identiques en un an. Cette méthode augmente la rapidité de croissance et les chances de réussite par un enracinement en milieu de culture. Elle permet de produire des plants génétiquement identiques à la plante mère et d'une qualité sanitaire irréprochable. Le microbouturage est particulièrement utile pour multiplier les espèces qui se reproduisent lentement ou difficilement de manière naturelle. À titre d'exemple, on peut obtenir 400 000 plants de rosiers par an à partir d'un seul bourgeon, ce qui est particulièrement intéressant pour le rosier qui ne peut se semer (car les caractères de couleur et de parfum ne sont pas stables génétiquement) et se bouture difficilement.
L'Androgénèse et la Gynogénèse
Ces techniques de culture permettent d'obtenir des plantes à partir de cellules sexuelles, mâles dans le cas de l'androgénèse, ou femelles pour la gynogénèse. Elles assurent la production de plantes haploïdes, c'est-à-dire ne possédant qu'un seul lot de chromosomes. La création de lignées pures est une étape nécessaire dans les programmes d'amélioration des plantes, car elle permet de stabiliser les combinaisons génétiques favorables obtenues par sélection. Dans une lignée pure, les plantes sont "homozygotes" pour tous les caractères, c'est-à-dire que les deux lots de chromosomes homologues sont identiques. On commence par obtenir une plante haploïde, par exemple, en cultivant des grains de pollen isolés.
La Culture d'Embryons Immatures
Les embryons sont prélevés quelques jours après la fécondation et non à maturité de la graine. Cette technique permet ainsi de réaliser plusieurs générations par an. Elle est très utilisée chez le tournesol et dans une moindre mesure chez le maïs, accélérant considérablement les cycles de sélection.
La Régénération de Protoplastes
On obtient des protoplastes à partir de cellules végétales dont la paroi a été dégradée par des enzymes. Ces cellules peuvent non seulement fusionner entre elles, mais encore régénérer des plantes entières. C'est ce qu'ont utilisé les chercheurs d'INRAE dans les années 1990 pour transférer le caractère de stérilité mâle cytoplasmique naturel du radis dans le colza, réalisant ainsi une avancée majeure. L'intérêt est d'obtenir des plantes de colza mâle stériles qui permettent la production d'hybrides à l'échelle commerciale chez cette plante qui normalement s'autoféconde.
Applications et Avantages de la Culture In Vitro
Les applications de la culture in vitro sont nombreuses et variées. Elle permet de produire à grande échelle et de mettre des plantes saines plus rapidement sur le marché. Elle joue également un rôle crucial dans la sauvegarde de la biodiversité en préservant des espèces rares ou difficiles à multiplier naturellement. En outre, elle a pour fonction de créer de nouvelles variétés résistantes aux diverses maladies, trouvant ainsi des applications significatives dans l'industrie agroalimentaire mondiale. La commercialisation d'une variété nécessite de pouvoir la reproduire à l'identique et en grande quantité, ce que la culture in vitro facilite grandement. À partir d'un fragment de la plante, mis en culture dans des milieux complexes appropriés, on régénère des plantes entières identiques à la plante de départ.
Le Framboisier : Histoire, Culture et Défis
Le framboisier (Rubus idaeus), originaire d'Europe occidentale, se trouve à l'état sauvage dans les zones montagneuses, comme dans les Vosges, le Massif Central et les Alpes. Son nom, « framboise », vient du vieux français frambeise, issu d’un mot germanique probable brambasi, qui désignait une baie poussant sur une ronce. Ce terme aurait ensuite été modifié par analogie avec « fraise », en raison de la ressemblance entre les deux fruits rouges.
Ce sont les Romains, réputés bons agriculteurs, qui ont diffusé la culture des framboises dans toute l'Europe. Il a fallu attendre quelques siècles avant que l'homme ne décide d'apprivoiser et d'améliorer l'arbuste pour qu'il produise de plus gros fruits. Vers la fin du Moyen Âge et le début de la Renaissance, on observait des framboises rouges et jaunes. Les sélections ont commencé à cette période pour obtenir de plus gros fruits, des variétés sans épines, moins fragiles et plus fertiles. Les framboises ont d'abord intégré les jardins pour leurs vertus médicinales, leur parfum et la confection de boissons. Ce n'est qu'au XIXème siècle que la framboise, principalement rouge, a été vraiment appréciée comme un fruit sucré et légèrement acidulé. La framboise noire, présente principalement dans l'est de l'Amérique du Nord, est bien moins populaire, même si très facile à récolter. Dans les années 1950, en France, la culture de la framboise s'est installée en Corrèze pour diversifier les activités agricoles et pallier la crise économique des élevages bovins. De nouvelles variétés, remontantes et plus robustes, ont alors été sélectionnées.
La framboise se distingue par une saveur à la fois sucrée et acidulée, séduisant immédiatement le palais. Sa fraîcheur naturelle en fait un fruit idéal à consommer cru, tel quel, à picorer au jardin ou à intégrer dans une salade de fruits. Son équilibre subtil entre douceur et vivacité permet également de relever des desserts ou d'apporter une touche fruitée à des plats salés, comme des sauces aigres-douces. La framboise est un fruit naturellement riche en antioxydants, qui aident à protéger l’organisme contre les radicaux libres et favorisent le bien-être cellulaire. Peu calorique et pauvre en sucre, elle convient parfaitement à une alimentation équilibrée. Elle est également reconnue pour son effet stimulant sur le transit intestinal, grâce à sa teneur en fibres. Selon une légende de botanistes et de jardiniers, la couleur de la framboise tient son origine de la mythologie grecque. Selon cette histoire, les framboisiers seraient apparus sur les pentes du mont Ida, en Crète. Le petit fruit, alors de couleur blanche, était très apprécié des dieux de l’Olympe.
Conditions de Culture du Framboisier
Le framboisier est une plante fruitière facile à cultiver et un incontournable du jardin. Il est préférable de l'installer en bordure ou isolé, sans concurrence avec d'autres plantes, car il est assez envahissant. La motte doit être humide avant la plantation. Si le plant est en racines nues, il convient de les praliner. La préparation du sol est cruciale : il faut désherber soigneusement la zone de culture, retirer les cailloux et décompacter le sol sur 30 à 40 cm de profondeur. Incorporer un compost bien mûr ou du fumier décomposé permet d'enrichir la terre. Un framboisier mature peut produire entre 2 et 4 kg de framboises par an en moyenne. Les variétés remontantes offrent souvent une récolte plus longue et parfois plus importante grâce à leurs deux cycles de fructification. Pour les variétés remontantes, la taille s'effectue en août et après la dernière récolte.
Les framboisiers sont sensibles aux vents, à l'humidité et aux températures extrêmes. De fortes gelées en hiver peuvent causer des dommages considérables à la canne, les gelées de printemps endommagent de nombreuses fleurs et les gelées précoces en automne ont un impact négatif sur la production de l'année suivante. La lumière est essentielle comme source d'énergie pour la photosynthèse de la plante.
Variétés de Framboisiers
Les variétés de framboisiers sont divisées en framboisiers d'été et framboisiers d'automne. Les framboisiers d'été ont besoin de la canne (la tige) qui a été cultivée un an auparavant pour permettre aux pousses latérales de se développer, à partir desquelles les fruits naissent.
- Tulameen : Cette variété a une production très élevée, des fruits d'une qualité raisonnable, un bon goût, une durée de conservation et une fermeté relativement bonnes. Les fruits sont de forme conique.
- Glen Lyon : Cette variété est encore largement cultivée, notamment en Espagne. Les plants sont faciles à manipuler pour une production différée. Les fruits ne sont pas trop gros mais assez fermes.
- Glen Ample : La qualité, la productivité et le tri des fruits sont comparables à Tulameen. Les plantes ne commencent à porter qu'après une période de froid considérable, ce qui rend parfois la germination difficile.
- Primeberry Sugana : Cette variété récente produit des gros fruits fermes de couleur claire pesant jusqu'à 8 g chacun. Le fruit conserve très bien sa couleur claire après stockage. La productivité est très bonne, ainsi que le goût.
Méthodes de Multiplication Classiques du Framboisier
La multiplication végétative est une reproduction asexuée qui se fait à partir d'un organe végétal (tige, bourgeon ou feuille), sans graine et sans spore.
- Plantation de racines : C'est la méthode la plus courante des cultures classiques. Les racines sont récoltées à la fin de l'automne lorsque les plantes sont en dormance et sont ensuite stockées pour être plantées au printemps. Les racines sont plantées dans des petites buttes et si les conditions météorologiques sont bonnes, une canne poussera dans chaque aisselle. Pour obtenir un bon rendement, 5 à 7 cannes bien développées par mètre linéaire suffisent, le reste doit être enlevé. Lors de la croissance, les cannes doivent être attachées à une canne en bambou ou à un fil. Ainsi, de belles cannes épaisses et longues se développent qui peuvent donner une récolte importante en framboises d'été la saison suivante. Ces plants racinés mesurent environ 40 cm de haut et peuvent être plantés de suite. Après la croissance, les bourgeons se développent sur la plante et la canne peut être taillée juste au-dessus des 2 rejets les plus forts. Ces 2 rejets continuent à pousser et doivent également être soutenus en les attachant à une canne en bambou ou à un fil.
- Long canes : Les long canes sont principalement utilisées pour produire les framboises d'été. Ces plants ont déjà développé leur longueur durant l'année précédente pour ensuite donner une récolte l'année de plantation. Ces plants sont généralement plantés un peu plus tard afin que la récolte ne corresponde pas à la récolte normale. Le temps entre la plantation et la récolte sera d'environ 90 jours. Pour favoriser le démarrage des long canes, celles-ci sont de plus en plus cultivées dans des pots ; le pot plein de racines actives assure que le plant commence à pousser beaucoup plus facilement. Ces plants sont souvent plantés dans des serres ou des tunnels. Le prix est plus élevé, mais la fiabilité opérationnelle est bien meilleure. Une combinaison fréquemment utilisée est un pot de 1,8 ou 2 litres contenant 2 long canes. Celles-ci sont plantées de manière à ce que chaque mètre de culture produise 5 ou 6 cannes. Sous tunnel, on peut choisir de cultiver dans des pots, donc hors sol. L'avantage est que le contrôle est bien meilleur, que la fertilisation et l'irrigation peuvent être effectuées de manière très précise et, surtout, que le tunnel peut être utilisé pour cette culture pendant des années. Après tout, il n'y a pas de maladies du sol et les racines ne sont jamais dans l'eau. Afin de pouvoir produire de manière encore plus intensive, on pourra travailler avec 3 cannes dans un pot légèrement plus grand. L'avantage en sera des économies au niveau des pots, du terreau, du stockage et du transport.
- Plants en motte : Si un nouveau champ doit être aménagé au printemps et si on choisit un plant fraîchement cultivé, un plant sous forme de motte est une bonne option. Les rejets ont été prélevés dans la serre au printemps et piqués en motte. La courte durée de croissance dans la serre réduit les risques de maladies. Ces plants ne peuvent être plantés à l'extérieur qu'à partir du mois de mai, car une forte gelée nocturne pourrait causer des dégâts considérables. Si les plants frais en mottes ne peuvent pas être plantés en mai, il est également possible de les laisser en pépinière pendant tout l'été et de les stocker en chambre froide à l'automne.
- Culture tardive avec long canes : Outre la culture standard des framboises d'été, avec laquelle la récolte a lieu l'année après la plantation pendant la saison principale, il existe également une culture tardive avec des long canes. Cela crée une saison plus longue. Dans tous les cas, les plants doivent être bien soutenus et disposer d'un espace suffisant pour pousser. Il est souvent préférable de cultiver moins intensivement et de donner plus d'espace aux plants. Les framboises d'automne sont principalement utilisées lorsque la récolte est prévue à partir du mois d'août. Cette propriété, de récolter deux fois le même plant, est souvent exploitée, notamment en Europe du Sud. Cependant, un rendement décroissant au bout des années doit être pris en compte car les plants ne poussent pas beaucoup en longueur pendant la fructification et ne portent pas beaucoup de fruits pendant la croissance en longueur.
Ennemis et Maladies du Framboisier
Comme beaucoup de petits fruits rouges, le framboisier est la cible de plusieurs insectes nuisibles et maladies.
- Botrytis (ou pourriture grise) : Ce champignon s'attaque à toutes les parties aériennes des framboisiers en conditions humides. Les symptômes sont des taches grises sur les tiges, feuilles, fleurs et framboises, provoquant leur pourrissement. La lutte consiste à supprimer et détruire les tiges et framboises malades.
- Byturus (ver de la framboise) : Ce petit coléoptère pond dans les fleurs.
- Drosophile suzukii : Cette petite mouche pond dans les framboises mûres ou presque mûres, provoquant leur dégradation rapide. Les symptômes incluent une décomposition accélérée de la framboise, un ramollissement et un suintement. Pour lutter contre elle, on peut fabriquer des pièges artisanaux à base d'une bouteille percée contenant un mélange de vinaigre de cidre, de vin rouge et d'eau.
- Punaise : Lorsque les punaises sont dérangées, elles émettent une substance odorante qui imprègne les fruits. Les symptômes sont un goût désagréable de la framboise et une odeur répulsive. Une solution est de poser un voile anti-insectes au début de la récolte.
La culture in vitro du framboisier, notamment par microbouturage, permet de contourner un grand nombre de ces problèmes en assurant une production de plants sains dès le départ, contribuant ainsi à des rendements plus élevés et à une meilleure qualité des fruits.