Hybride F1

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Un cultivar hybride F1 : Solanum lycopersicum 'Lemon Boy'

Un hybride F1[1] est la première génération d'un croisement, animal ou végétal, entre deux variétés distinctes ou races de lignées pures (donc homozygotes) d'une même espèce. La variété ainsi créée bénéficie de la vigueur hybride ou hétérosis[2].

L'avantage hybride[modifier | modifier le code]

Dans le cadre d'un programme de sélection les hybrides sont supérieurs aux lignées à cause de plusieurs mécanismes génétiques[3]:

  • Le premier facteur est la superdominance : un hybride possède deux allèles différents du même gène (hétérozygotie), cette combinaison peut être supérieure à deux allèles identiques (homozygotie). Par exemple, les deux allèles permettent de produire deux versions d'une même enzyme légèrement différentes, ces deux enzymes ont un optimum thermique complémentaire ; la plante pourra s'adapter à une gamme de températures plus large. Autre exemple : les deux allèles du même gène de structure permettent un meilleur équilibre entre la production d'organes somatiques (tiges, feuilles, racines) et reproducteurs (fleurs donc graines).
  • Le second facteur est la vitesse de sélection : combiner deux lignées qui possèdent des gènes complémentaires est beaucoup plus rapide que regrouper l'ensemble de ces gènes dans une même lignée. Même si on fait abstraction de la superdominance, la sélection des lignées serait moins performante pendant plusieurs centaines de générations.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Le rendement potentiel des hybrides est généralement supérieur à celui des anciennes variétés. Les plantes hybrides possèdent des ressources génétiques supérieures qui permettent généralement une croissance plus rapide et un meilleur rendement, même en conditions difficiles[4] par rapport à des lignés ou des populations. De nombreux essais et études ont prouvé la supériorité des hybrides sur les populations et les lignées, quelles que soient les conditions. L'effet hybride est surtout important chez les plantes allogames (tournesol, maïs) et diploïdes. Chez les plantes polyploïdes et autogames (blé, pomme de terre, luzerne), l'effet est plus limité  : la polyploïdie rend l'hybridation plus complexe et les ressources génétiques de ces plantes sont plus importantes.

Les variétés hybrides sont principalement cultivées dans les pays ayant une agriculture moderne, car les agriculteurs y sont mieux à même d'exploiter le potentiel de ces plantes, que ce soit dans des systèmes intensifs ou extensifs. Toutefois l'utilisation d'hybrides dans les pays pauvres est également courante, pour peu que les paysans aient accès à des semences à des prix abordables. L'introduction d'hybrides de maïs au Malawi a permis un doublement de la production agricole en moins de 5 ans[5]. La mécanisation est facilitée car les plantes sont très homogènes (première loi de Mendel). Les hybrides, combinant des caractères sélectionnés dans les deux lignées pures parentales, apportent aussi d'autres caractères intéressants pour les producteurs, par exemple des résistances à différentes maladies ou à des insectes ravageurs, mais aussi un plus grand éventail de précocité, l'enrichissement des grains en lipides ou en protéines, etc.

Limites des semences hybrides[modifier | modifier le code]

Il n'est pas intéressant de ressemer les graines récoltées. En effet, les plantes qui en résulteraient seraient différentes de la variété homogène F1, car il se produit à la deuxième génération une disjonction des caractères (en vertu de la troisième loi de Mendel). Une production à base de F2 aurait une perte de rendement de l'ordre de 20 %. Il est donc plus intéressant pour l'exploitant de racheter des semences chaque année car la production de semences F1 n'est pas à la portée de l'agriculteur moyen (sauf dans le cas du maïs que l'on peut castrer à la main, un agriculteur peut conserver deux lignées avec un isolement de 200 m, puis croiser ces lignées chaque année en castrant le porte graine). En France, la majeure partie des semences autorisées à la vente pour des plantes telles que le maïs, le tournesol et certaines espèces potagères sont des hybrides F1. Les agriculteurs ne peuvent donc plus conserver une partie de leur récolte comme semence d'une année sur l'autre. La généralisation des hybrides associée à l'établissement d'un catalogue officiel aboutis à la création d'un marché des semences réglementé. Cela ne vaut toutefois que pour les plantes allogames comme le maïs chez lesquelles domine la fécondation croisée.

Des recherches sont en cours pour produire du maïs apomictique qui permettrait la reproduction des semences à l'identique, ce qui n'est évidemment pas l'intérêt des entreprises semencières, ni peut-être à long terme celui des agriculteurs car les premiers ne seraient plus en mesure d'améliorer les variétés offertes sur le marché.

Controverse[modifier | modifier le code]

La généralisation de l'emploi des hybrides F1, à l'exclusion d'autres approches, en agriculture intensive est contestée par des mouvements écologistes. Selon eux :

  • leur généralisation et l'abandon consécutif des variétés traditionnelles pourraient se traduire par un appauvrissement à terme de la biodiversité domestique.
  • N'étant pas homozygote, les plantes F1 ne peuvent s'auto-répliquer parfaitement, les graines produites par des plantes hybrides F1 sont des hybrides F2. Une fois planté, les caractères divergent[6]: des gènes de résistance aux maladies et favorisant le rendement sont perdus, la maturité et la qualité deviennent hétérogène. La moitié de la vigueur hybride est perdu à chaque génération post F1 successive[7]. Il est donc très difficile de produire avec de telle semence.

La création de variétés commerciales d'hybrides F1 nécessite un important travail de sélection préalable de lignées pures dans des populations différentes, puis des tests de croisements de ces lignées pures. Pour bénéficier d'un effet d'hétérosis maximum, il faut que ces lignées soient très différentes (en croisant des pools génétiques différents, comme des origines géographiques autrefois isolés), en outre il faut pouvoir y introduire les caractères recherchés, donc disposer de ce que les généticiens appellent un « réservoir de variabilité ». Les hybrides contribuent à l'uniformisation du champ cultivé, c'est-à-dire que un champ cultivé avec un hybride contient moins de diversité génétique qu'un champ cultivé avec une variété de populations mais que l'ensemble des champs cultivés avec des hybrides différents contient in fine une variabilité génétique très supérieure à ce qu'on observe dans les systèmes agricoles traditionnels: en France il n'existait que quelques dizaines de variétés de maïs population à faible rendement au début du siècle, aujourd'hui des centaines d'hybrides sont cultivés. La régularité des rendements et des progrès de principales cultures hybrides (maïs, tournesol, de plus en plus colza et blé) est aussi une preuve de leur résilience génétique.

L'amélioration des hybrides repose sur les réserves génétiques de l'espèce cultivée et de ses apparentés sauvages. Les semenciers possèdent et entretiennent des réserves génétiques contenant des millions d'individus distincts. Le grand nombre de variétés d'hybrides disponibles (2000 pour le maïs en Europe) permet de mobiliser une diversité génétique largement supérieure aux quelques dizaines de variétés de populations qui existaient avant le développement des programmes de sélection.

Au niveau de l'impact environnemental les variétés hybrides n'ont pas des besoins supérieurs aux autres plantes par unité de rendement. Elles sont plus résistantes aux maladies et aux aléas climatiques, car elles possèdent un potentiel génétique plus riche et performant que les variétés traditionnelles, en témoigne le gain continue de résistance aux maladies des variétés disponibles dans le catalogue officiel. Pour certaines espèces comme le tournesol l'hybridation a permis de mettre fin au ravage du mildiou. La pollution par les fertilisants agricoles n'est pas liée aux caractères hybrides des semences, mais à une mauvaise adéquation entre les besoins de la plante et les apports. Un agriculteur biologique qui utilise des semences paysannes et qui met 30 tonnes de fumier (soit 150 unités d'azote brute) sur un blé d'hiver provoquera des rejets importants d'azote dans l'environnement : le blé va fixer au mieux 15 unités d'azote (azote efficace), et l'azote du fumier va en grande partie finir dans l'environnement (eau et air). À l'inverse, un producteur de maïs intensif qui apporte la même dose d'azote dans un maïs à haut rendement en plein remplissage des grains verra l'essentiel de son apport absorbé par la culture.

L'utilisation de variétés à haut rendement et d'intrants agricoles pose plus généralement la question de l'intensification. L'utilisation des espaces naturels pour la production alimentaire peut être organisée selon deux approches : soit on réduit l'impact de l'utilisation (en interdisant ou limitant les intrants), quitte à utiliser une plus grande surface à production égale (extensifier), soit on concentre la production sur une plus petite surface (intensifier) et on « rend à la nature » les surfaces économisées.

L'introduction des hybrides et des intrants a fait exploser les rendements agricoles dans les pays développés (multiplication par 5 à 10 selon les cultures). En parallèle, on remarque que les surfaces forestières augmentent dans la plupart de ces pays (notamment en France), alors même que la consommation alimentaire a elle aussi explosé (accroissement démographique et consommation de viande). Il est raisonnable de penser que l'intensification agricole a permis de libérer des terres (les moins productives) et permis d'augmenter les espaces naturels.

Stérilité mâle[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Stérilité mâle.

Un moyen pour faciliter l'obtention d'hybrides F1 provenant du croisement de deux lignées pures est d'utiliser des variétés mâles-stériles, ce qui empêche l'autopollinisation.

Exemple : variétés de maïs mâle-stériles.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]