Blé : comment la recherche Breedwheat répond aux défis climatiques

Le changement climatique se traduit par des conditions défavorables, notamment « une forte augmentation des températures durant la dernière phase du cycle du blé » – le remplissage du grain, qui conditionne le rendement –, a rappelé, le 4 décembre en conférence de presse, Jacques le Gouis (Inrae), coordinateur de Breedwheat.

Ce phénomène fait partie des grands défis climatiques que souhaitait relever ce vaste programme de recherche qui s’est achevé l’an dernier, après neuf ans de travaux. Doté de 34 M€ avec un financement dans le Programme d’investissements d’avenir, Breedwheat a réuni 28 partenaires publics et privés, notamment l’Inrae, des obtenteurs, l’institut technique Arvalis.

La principale concrétisation de ce projet est le développement d’un modèle écophysiologique carbone-azote, capable de simuler la période post-floraison de la plante. Il tient compte de l’acquisition des ressources (photosynthèse, absorption d’azote, transpiration) ainsi que du métabolisme du carbone et de l’azote. À plus fine échelle, une plateforme informatique a été conçue pour la construction et l’analyse de réseaux d’interaction des gènes. Elle utilise des méthodes statistiques permettant de mettre en évidence les gènes clefs de sensibilité ou de résistance aux différents stress.

Exploiter la diversité des ressources

Grâce à ces techniques, Breedwheat a permis d’identifier plusieurs protéines impliquées dans la régulation de la synthèse des protéines de réserve du grain, pouvant modifier leur concentration et leur composition. « On a identifié des régions du génome qui permettent d’avoir une teneur en protéines plus forte, à niveau de rendement équivalent », a signalé Jacques le Gouis. La tolérance à la sécheresse, mais également aux maladies, à une carence en azote, a été évaluée au champ sur 220 variétés lors de 27 expérimentations pendant trois ans. Ces données ont été analysées pour effectuer des études d’association qui permettent d’identifier les régions du génome impliquées dans ces tolérances.

Un autre axe de recherche était de caractériser et exploiter la diversité génétique. Un panel de 4 600 accessions (variétés ou lignées anciennes et modernes) de blé tendre a été sélectionné dans une collection de 12 000, hébergées au Centre de ressources biologiques (CRB) à Clermont-Ferrand. Il a été caractérisé au champ pour plusieurs critères agronomiques. Puis un autre de 450 variétés, dédié à la recherche des déterminismes génétiques de caractères agronomiques majeurs, en a été extrait.

Ce panel a été évalué au champ pour leur résistance aux maladies et leur tolérance à la sécheresse ou à une carence en azote. L’ensemble des données a permis d’identifier les régions du génome impliquées dans la tolérance aux stress, qui pourront ensuite être utilisées en sélection pour améliorer les variétés. « On a repéré des zones du génome qui apportent une meilleure tolérance dans certaines conditions de stress hydrique », a indiqué Jérémy Derory, responsable recherche chez Limagrain.

Un progrès génétique mis en évidence

Breedwheat a ainsi permis aux sélectionneurs d’identifier des sources de tolérance aux stress biotiques et abiotiques dans la diversité génétique mondiale, disponibles pour opérer de nouveaux croisements. Le projet leur a offert de nombreux outils et méthodes. Par exemple, les puces de génotypage permettent de mieux caractériser les variétés ; un outil informatique de sélection génomique, couplé à la sélection classique, améliore le processus de sélection. Il s’agit maintenant de valoriser la diversité génétique utile, produite lors des travaux, en renouvelant le catalogue de variétés. « Certains résultats Breedwheat se retrouveront dans des variétés commerciales d’ici sept à dix ans », a annoncé Jérémy Derory.

Au-delà de Breedwheat lui-même, ces recherches ont mis en avant les retombées déjà disponibles de la sélection génétique face au changement climatique. Cela ne saute pas aux yeux, pourrait-on rétorquer : une stagnation des rendements du blé tendre est observée depuis la fin des années quatre-vingt-dix. Mais avec Breedwheat, « on a pu mettre en évidence que le progrès génétique est visible, dans les conditions avec peu de stress hydrique mais aussi en situation avec stress hydrique » : « La génétique moderne permet de meilleures performances qu’avec la génétique plus ancienne dans les deux types de cas », a souligné Jean-Pierre Cohan, chef de service chez Arvalis. Au lieu d’un plafonnement, c’est une chute des rendements qui aurait lieu sans les variétés récentes.

Des zones du génome jouent sur la tolérance au stress hydrique