auto-incompatibilité et culture amateur

Bonjour à tous,

A la suite de précédents échanges sur ce forum, je me suis renseigné sur les mécanismes d'auto-incompatibilité qui empêchent l'auto-fécondation d'une plante.
En tant qu'amateur, je cherche à observer le cycle reproductif complet des plantes et j'essaye d'obtenir des graines afin de les semer ou de les donner (encore mieux).
Mais, je dispose souvent pour cela de plantes issues d'un même semis donc vraissemblablement d'une même plante-mère et sans doute fécondée par une même plante-père.
Donc en clair, je fais se reproduire des soeurs entre elles ou des mères avec leurs filles (en l'absence de règles, j'utilise le féminin du mot plante pour ces être hermaphrodites).
C'est la raison pour laquelle Je m'interroge sur les mécanismes d'auto-incompatibilité en particulier pour savoir comment ils tolérent ce genre de choses, d'où ma petite enquête.

Ma source principale est un bouquin qui date un peu aujourd'hui (1993) : reproduction et biologie des végétaux supérieurs. Je suis allé faire un tour sur Wikipedia pour vérifier que des découvertes plus récentes n'étaient pas venues remettre en question ce que j'avais lu : Apparemment c'est encore valable.

Attention, je ne suis pas un biologiste, donc la suite est à prendre avec des pincettes. Et je serais heureux d'être repris par des plus experts que moi .

Chez les cactus, il y a certains genres (frailea) ou espèces (setiechinopsis mirabilis, ..) qui sont auto-fertiles mais la règle générale est plutôt à l'auto-incompatibilité.
Et d'ailleurs, il est à noter à ce sujet que certains scientifiques voient l'auto-incompatibilité comme une raison essentielle du succès explosif des plantes angiospermes qui ont supplanté les gymnospermes : (390 000 espèces vs moins de 1000). L'explication : elle favoriserait le brassage génétique.

Il y a plusieurs mécanismes pour l'assurer. Le plus simple est d'avoir des individus qui ne produisent que des fleurs mâles et d'autres que des fleurs femelles (plantes dioïques) où ayant des fleurs mâles et femelles distinctes (plantes monoïques), ce qui favorise la fécondation croisée sans la rendre obligatoire.
Chez les cactus, le phénomène existe sans être très fréquent. (Je tiens l'info de cet excellent article du CF : [www.cactuspro.com] )
Je crois qu'il y a aussi des fleurs hermaphrodites dont les parties mâles et femelles ne sont pas actives en même temps.

Chez les plantes à fleurs hermaphrodites (mâles et femelles), il existe 2 mécanismes dont le plus courant est l'auto-incompatibilité gamétophytique.
Et je pars de l'hypothèse que c'est le mécanisme principal pour les cactus (prise de risque à confirmer ...).

En fait, c'est très simple :

Un gène S qui possède de nombreuses allèles/variantes (typiquement une centaine) est au coeur du système.
Une plante donnée en possède 2 exemplaires obligatoirement distincts (ex : s1 + s2). Son pollen n'a plus qu'un exemplaire du gène (s1 ou s2).
Un mécanisme génétique interdit à notre plante de voir ses fleurs fécondées par du pollen dont l'allèle du gène S est l'un des siens et le tour est joué : la plante ne peut être fécondée par son propre pollen. Le grain de pollen ne germe pas ou sa germination n'aboutit pas.
On comprend aussi qu'il est impossible d'avoir une plante s1 et s1 car elle aurait accepté du pollen s1 ayant elle-même l'allèle s1.

Cela a des conséquences intéressantes si on regarde ce que ça donne au niveau familial.
Pour une paire de plantes, il y a 3 cas de figures :
cas 1 - auto-incompatibilité : les 2 ont les mêmes allèles s1 et s2
cas 2 - compatibilité faible : s1 et s2 vs s1 et s3 (un allèle partagé)
cas 3 - compatibilité forte : s1 et s2 vs s3 et s4

qqs résultats amusants :
> une plante est toujours compatible avec son enfant (cas 2)
> 2 plantes soeur d'un couple dans le cas 2 peuvent être :
- cas 1 : 50%
- cas 2 : 50%
> 2 plantes soeur d'un couple dans le cas 3 peuvent être :
- cas 1 : 25%
- cas 2 : 50%
- cas 3 : 25%
Il peut donc y avoir une incompatibilité entre plante soeurs.

Conclusion : ce mécanisme évite surtout l'auto-fertilisation, mais il est peu efficace pour empêcher la fécondation d'individus proches génétiquement. Il ne permet probablement pas de lutter efficacement contre l'appauvrissement de la diversité génétique dans des petites populations comme celle que peuvent constituer les collections. Au maximum, on a une population avec 50% d'incompatibilité entre des individus qui deviennent de plus en plus proches génétiquement les uns des autres. Si on veut éviter de prélever dans la nature pour rafraîchir le pool génétique, il faudrait essayer de croiser au maximum en échangeant les plantes ou les graines et en tenant compte de leur "pedigree".

En espérant que ça vous a intéressé

Arnaud

Très intéressant, merci beaucoup pour ces informations, bravo à toi pour ces recherches.

Belles recherches !

D'expérience, l'auto-incompatibilité dépend probablement de plusieurs gènes car le cas 2 (compatibilité faible) n'est quasiment jamais observé. En revanche il n'est pas rare d'observer une incompatibilité entre deux clones, la fécondation étant néanmoins possible avec un 3eme.
Il y a souvent une petite méconnaissance sur la caractérisation de l'auto-incompatibilité. Pour mettre en évidence cette caractéristique il faut faire une auto-pollinisation. Rares sont les plantes auto-fertiles qui fructifient sans auto-pollinisation (insecte ou pinceau).
Dans la nature il y a surement également des auto-pollinisations déclenchées par du pollen exogène, là aussi les connaissances sont encore très limités.

L’appauvrissement du brassage génétique favorise la diffusion des mutations et donc la spéciation. C'est probablement ce qui se passe en Amérique du Sud où l'ont voit bien que les populations fragmentées ont tendance à se différencier.

La sélection en culture est nécessairement différente de celle qui se produit dans la nature. Les facteurs d'évolution (désirés ou subis) ne peuvent pas être reproduits à l'identique.

Aymeric

Merci Aymeric l'avis d'un pro est précieux!

En fait, la compatibilité faible (terme que j'ai forgé) n'est qu'un cas particulier de compatibilité. Dans ce cas, la moitié seulement des grains de pollen d'une plante peuvent féconder le stigmate de l'autre. Je pense que dans ce cas, on ne doit pas voir la différence avec le cas que j'ai nommé compatibilité forte, à moins de tenter une pollinisation avec un ou 2 grains de de pollen...

En revanche, le mécanisme devrait interdire totalement la fécondation entre clônes (boutures) au même titre qu'entre fleurs d'une même plante.
Ce n'est peut-être pas lui qui opère sur la famille des cactus.
J'essaierai d'approfondir le sujet. J'ai trouvé des articles qui ont l'air intéressants.

Arnaud