Créer un site gratuitement Close

La culture in vitro

Définition.

La culture in vitro, étudiée en laboratoire (dans des éprouvettes, tubes à essai.. par exemple) donc hors de l’organisme, est une technique de multiplication végétative non sexuée visant à régénérer une plante à partir de cellules ou de tissus végétaux mis en culture en explants dans un milieu artificiel spécifique, dans un environnement contrôlé (température, pH et éclairement), et dans des conditions de stérilité strictes.

Le principe est donc basé sur la totipotence cellulaire végétale*, une caractéristique propre aux végétaux. La totipotence peut se définir comme la propriété qu’ont certaines cellules végétales vivantes, prélevées sur un organe quelconque de la plante, de pouvoir reconstituer un individu identique à la plante mère. Pour cela, il faut qu’elles soient placées dans des conditions appropriées, en passant éventuellement par une étape de dédifférenciation, c'est-à-dire que les cellules puissent redevenir des cellules simples, non spécialisées et se différencier ensuite pour donner à nouveau les différents types de cellules spécialisées.

La culture in vitro, au niveau végétal, peut être utilisée pour :

- Reproduire à l'identique une plante et la multiplier en grande quantité pour, par exemple, réduire le cout de production ou les mettre sur le marché dans les plus courts délais.

- Préserver des especes anciennes et/ou menacées; conserver la biodiversité

- Elaborer de nouvelles variétés de plantes plus rapidement.

-Garder des plants stériles et obtenir des plantes saines.

 

 

  • Reproduire à l’identique une plante et la multiplier en grande quantité pour, par exemple, réduire le coût de production ou les mettre sur le marché dans les plus courts délais. 
  • Préserver des espèces anciennes et menacées, donc conserver la biodiversité.
  • Elaborer de nouvelles variétés de plantes plus rapidement.
  • Garder des plants stériles et obtenir des plantes saines.

La culture in vitro est applicable à un grand nombre de plantes : aux plantes horticoles mais aussi pour les arbres fruitiers, les arbres forestiers, les vignes, les rosiers, les fleurs…etc. Elle est donc très utile.

 

 

 

 

 

Les techniques que met en place la culture in vitro.

La culture in vitro végétale présente de nombreuses applications à partir d’un fragment végétal pouvant régénérer des plantes entières. On peut alors parler de technique de « clonage ».

 

 

 

 

  • La multiplication conforme

    La multiplication conforme

     

La multiplication conforme et micropropagation.

 

Cette technique permet de reproduire et de multiplier à l’identique un individu à partir de cellules ou de fragment d’organe. Cette multiplication conforme peut être réalisée à l’aide de nœuds ou de pousses axillaires* qui est, depuis des siècles, exploitée par de nombreux horticulteurs et jardiniers avec des techniques comme le bouturage*, le greffage*, le marcottage*…etc.

 

De cette technique naturelle dérive la micropropagation. Celle-ci consiste à cultiver des explants végétaux issus d’une plante mère dans un milieu artificiel et stérile dans lequel l’environnement est contrôlé (température, luminosité…). Ainsi, on peut obtenir des plantes identiques génétiquement de la plante mère en grande quantité. On exploite, avec cette technique, la propriété de totipotence des cellules végétales, c'est-à-dire le fait que la cellule végétale ait la capacité de régénérer une plante entière dans des conditions contrôlé et in vitro.

  • Le micro bouturage.

Le micro bouturage.

 

Le micro bouturage correspond à la fragmentation d’une plante sur une plante mère que l’on place dans un milieu stérile, artificiel et dans un environnement contrôlé. Ce fragment va alors se développer et va donner naissance, par la suite, à de nouveaux plants génétiquement identiques  à la plante de départ qui peuvent, eux même, être multiplié à l’infini. Ceci peut être effectué un grand nombre de fois successivement. On exploite, avec cette technique, la propriété de totipotence des cellules végétales.



  • La culture de méristèmes.

La culture de méristèmes.

 

Les méristèmes sont tissus formés par un ensemble de cellules jeunes, non différenciées, situées au cœur des bourgeons et des extrémités des racines et à l’origine des tiges feuillées ou des racines. Cette technique consiste à prélever l’apex (partie centrale du bourgeon) que l’on place dans un premier milieu de culture, où se développe un amas cellulaire indifférencié, le cal*. Puis on modifie la composition du milieu périodiquement pour qu’un jeune plant puisse se développer, à partir de ce cal donnant naissance aux différentes parties du plant. La dissection s’effectue sous une loupe binoculaire et à température élevée pour favoriser l’élimination des virus. Leur culture permet donc d’obtenir une plante identique à la plante initiale. Lorsqu’une plante est atteinte par un virus ou une bactérie, les méristèmes restent indemnes. La culture de cette structure aboutit alors à une plante saine.

 

Schéma de la mise en culture de méristème.

  • L’embryogenèse somatique.

L’embryogenèse somatique.

 

L’embryogenèse somatique est une forme de multiplication végétative permettant d’obtenir des plantules génétiquement identiques à la plante mère. Dans une graine, on trouve la future plante sous forme d’embryon (embryon zygotique) qui résulte de la reproduction sexuée. Cette technique consiste alors à provoquer l’apparition d’embryons à partir des tissus végétaux mis en culture in vitro qui provoquent de nombreuses divisions cellulaires.
Cette embryogenèse somatique génère alors des embryons dans ces divisions cellulaires ou dans les cals, c'est-à-dire un amas de cellules indifférenciées (qui ont été dédifférencié sur l’explant de la plante mère avec le phénomène de totipotence végétale).
Sous certaines conditions, les cultures cellulaires s’organisent ensuite en nombreux petits massifs à structure bipolaire (avec un méristème de tige et un méristème de racine) nommés embryons somatiques. Comme les embryons zygotiques (présents dans les graines), les embryons somatiques, obtenu à partir de cellules non sexuées (sans fécondation), se développent en un nombre illimité de plantes génétiquement identiques. C'est actuellement la technique la plus performante pour la multiplication végétative des conifères.

              L’haplo diploïdisation (ou création de lignée pures)

 

Cette technique consiste à obtenir une plante haploïde* à partir des cellules reproductrices mâle ou femelle par culture in vitro. Ces cellules contiennent une copie de l’information génétique qui est normalement présente dans une cellule sous forme de deux copies, c'est-à-dire deux chromosomes similaires. Au cours de la régénération, on peut réussir à doubler à l’identique cette copie. On parle d’androgenèse si la plante est obtenue avec une cellule reproductrice mâle ; si elle est obtenue avec une cellule reproductrice femelle, on parle alors de gynogenèse. Elle peut être aussi obtenues par fécondation avec du pollen dénaturé ou par des croisements entre espèces ou autres genres. Les individus obtenus sont appelés des lignées pures car ils ont la même information sur les deux chromosomes, on dit qu’ils sont homozygotes*.

L’Androgenèse est une technique utilisée chez le blé, le riz, la pomme de terre, le tabac, le maïs, l'asperge, le piment, etc. et en routine chez le colza, l'orge et l'aubergine.

Le Gynogenèse est une technique utilisée chez la betterave sucrière, le riz, la laitue, la pastèque, le pommier, le tournesol, etc. Cette technique présente un grand intérêt pour l’amélioration des plantes (permet d’accélérer les cycles de sélection).

 

            L’obtention de protoplastes.


Les protoplastes sont des cellules végétales (plante, bactéries, champignons) sans paroi, obtenues expérimentalement par digestion de la paroi pecto-cellulosique par des enzymes tel que la pectynase et la cellulase. Elle apparaît alors sous forme d’une cellule sphérique limitée par sa membrane plasmique. L’intérêt de ces cellules réside dans le fait qu’il est possible de faire pénétrer dans la cellule des molécules diverses dont de l’ADN, des organites (chloplaste, mitochondrie), des noyaux (fusion) et effectuer des manipulations génétiques. Toutes les espèces ne peuvent pas régénérer à partir de protoplastes et le rendement est faible (peut se faire par exemple chez les rosacées*, les composées*, les légumineuses*, les graminées*, les crucifères*…).

 

Ils peuvent être obtenus à partir d’explants divers, c'est-à-dire de fragments prélevés sur les tissus d’une plante (de préférence des limbes* de jeunes feuilles). Mis en culture sur milieu liquide, on observe les premières divisions. Plusieurs milieux favorables sont nécessaires. Après l a division des cellules, celles-ci donnent naissance à des cals (amas cellulaire).Puis, après le transfert sur un milieu de régénération, les cals se développent en embryons somatiques et il y a apparition de bourgeons et le repiquage* pour culture in vitro peut être fait. La fusion des protoplastes offre de nombreuses possibilités. Elle permet de créer de nouvelles variétés, d’introduire des caractères à hérédité cytoplasmique, et permet la transformation génétique. L’ensemble de ces techniques permet de régénérer des plantes entières.

 

 

 

              Le sauvetage d’embryons.


Le sauvetage d’embryon consiste à prélever un embryon immature afin de le cultiver in vitro pour accélérer les cycles de végétation. Mais ce sauvetage peut aussi être effectué car l’embryon ne pourrait peut être pas se développer dans les tissus maternels comme dans le cas d’un croisement interspécifique. Lors de croisements interspécifiques, des barrières naturelles empêchent le développement complet de l'embryon. Pour remédier à cette situation, on pratique, après fécondation, un prélèvement précoce des embryons pour les mettre en culture sur un milieu artificiel nutritif. Cette technique de culture in vitro est appelée sauvetage d'embryons interspécifiques.

 

 

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site