Pour mettre en relation les différences observées entre les versions avec d'éventuels effets d'adaptation, il est important d'avoir en tête le lieu de production des versions originales. Ainsi, les lots de semences d'origine des variétés 'Rognon de Coq' et 'Flageolet Chevrier' proviennent du site en Aquitaine, et les semences d'origine de 'Roi des Belges' et 'Saint-Esprit' du Luxembourg. Le lot initial de 'Calima' a été produit en Afrique. (Annexe 4)
1. Une adaptation variable selon les variétés
a. 'Roi des Belges' : de faibles capacités d'adaptation
L'analyse des résultats montrent que la version de 'Roi des Belges' provenant du site d'adaptation en Belgique est la moins développée. Cela se traduit au niveau de la taille des feuilles et de la vigueur. Des problèmes de germination/levée ont été observés pour cette version. Cela s'explique par la qualité de la semence, dont le taux de germination n'était que de 35%, contre 88% en moyenne pour les autres versions (annexe 16). Ainsi, la plus petite taille des feuilles de la version RdB_Bel traduit un retard de croissance au moment de la mesure et non une adaptation à son environnement. Cet argument permet également d'expliquer le retard de floraison de la version RdB_Bel par rapport à l'ensemble des autres versions. On ne peut pas conclure quant aux différences observées sur la longueur des tiges en raison d'une interaction versions*répétitions.
La variété 'Roi des Belges' ne présente donc pas de signe d'adaptation concernant l'ensemble des critères mesurés. On pourrait alors penser que la variété était déjà adaptée aux différents sites de l'étude et n'a donc pas exprimée ses capacités d'adaptation, ce qui est peu probable au vu de la diversité des conditions pédoclimatiques des sites. Une autre explication serait que cette variété a des capacités d'adaptation réduites. L'étude porte néanmoins sur un nombre réduits de critères. Plusieurs d'entre eux (couleur des grains, Poids de Mille Grains, etc.) n'ont pas pu être analysés pour des questions de temps. Des variables supplémentaires auraient aussi pu être utilisées lors du suivi de l'essai. Il s'agit par exemple de la couleur du feuillage, qui peut être amenée à évoluer spécifiquement selon les sites grâce aux interactions entre la plante et son microbiome et influer sur les fonctions de nutrition par exemple. Il est possible que ces critères (les critères non mesurés par manque de temps et les critères supplémentaires) mettent en évidence des différences entre versions, sans que cela se traduise au niveau des variables étudiées dans ce mémoire.
D'autre part, les analyses de semences ont montré que les versions RdB_Aq et RdB_Ori présentent des taux de contamination à Psp plus élevés que les autres versions. Or, aucune différence de symptôme de graisse n'a été observée entre ces versions et les versions non affectées par Psp. Cela pourrait être un signe d'adaptation de la part des versions d'Aquitaine et d'origine, qui seraient devenues tolérantes à cette maladie. Mais n'ayant aucune autre preuve à l'appuie, il serait ambitieux de se baser sur cette unique hypothèse pour affirmer que la variété 'Roi des Belges' a évolué, d'autant plus que les conditions météorologiques n'étaient pas favorables au développement de la maladie. Il est aussi possible que les bactéries ne se soient pas développées car les souches d'Aquitaine ne sont pas adaptées aux conditions bretonnes. On peut également imaginer que les micro-organismes antagonistes du sol ont inhibés le développement des bactéries,
44 comme l'ont montré Almario J. et al., 2014, dans le cas des sols "suppresseurs" de la pourriture noir des racines de tabac causée par Thielaviopsis basicola.
Enfin, les versions provenant des deux sites d'adaptation situés à proximité l'un de l'autre au Luxembourg (RdB_Lux et RdB_Lux2) ne présentent de différence pour aucun des caractères. Les critères analysés n'ont donc pas permis de démontrer les possibilités adaptation très locale de la variété. Ici également, l'étude d'autres variables citées précédemment pourrait être utile pour révéler une adaptation localisée des variétés. Ces mesures seront prises en compte par l’équipe après les récoltes à l’automne.
b. 'Rognon de Coq', une variété aux capacités d'adaptation importantes
Les versions de la variété 'Rognon de Coq' adoptent un comportement différent vis-à-vis de nombreux critères étudiés. Dans la majorité des situations, la version du Luxembourg diffère des autres. Les conditions de culture du site d'adaptation luxembourgeois sont très humides et peu ensoleillées. Elles ne sont donc pas optimales à la croissance du haricot, et très propices au développement de maladies telles que la graisse à halo (Psp). Ainsi, en réponse à ces conditions difficiles, il semble que la variété 'Rognon de Coq' se soit adaptée en raccourcissant son cycle de façon à assurer sa reproduction. C'est pourquoi la RdC_Lux est aujourd'hui plus précoce que la version d'origine sélectionnée en Aquitaine.
D'autre part, après trois ans de culture dans un environnement marqué par une pression de graisse très importante, RdC_Lux est moins affectée par cette maladie que les autres versions, notamment celle d'Aquitaine. Les symptômes sont significativement moins importants sur les feuilles comme sur les gousses. La résistance, tout au moins la grande tolérance, à la graisse développée par la version RdC_Lux serait alors un autre signe de l'adaptation de la variété. Les conclusions des analyses de Psp sur semences vont de plus dans le sens de cette hypothèse. En effet, il a été observé que RdC_Lux est la version dont les graines sont les plus contaminées par Psp
(60 sur mille, contre 2,3 et 0 sur mille pour RdC_Aq et Rd_Bre). Or, il s'agit de la version la moins affectée par les symptômes de graisse. Ce résultat peut avoir deux explications : (i) il s'agit de souches du pathogènes adaptées aux conditions luxembourgeoises, plus fraiches et plus humides que celles connues à Chavagne, (ii) une adaptation a rendu la plante résistante. Comme l'a montrée l'ACP, cette tolérance accrue aux maladies se traduit au niveau du développement des haricots, puisque les plantes de la version RdC_Lux sont plus vigoureuses et présentes de plus grandes feuilles que celles de la version originale. La version luxembourgeoise de 'Rognon de Coq' est également très peu concernée par les viroses, en comparaison à RdC_Bre par exemple. Une analyse de semences serait nécessaire pour savoir si les graines était porteuse de virus et conclure sur une résistance accrue vis-à-vis des maladies virales.
c. 'Saint-Esprit' et 'Flageolet Chevrier' : la date de floraison comme seul indicateur
Les différentes versions de la variété 'Flageolet Chevrier' fleurissent a des périodes distinctes. Il a été observé que la version FC_Lux est plus précoce que la version d'origine. Ce résultat s'explique également par les conditions de culture défavorables au haricot au Luxembourg. Ainsi, le 'Flageolet Chevrier' sélectionné en Aquitaine s'adapte à l'environnement Luxembourgeois, en devenant plus précoce. Pour la variété 'Saint-Esprit', la version du Luxembourg est plus précoce que la version Bretonne. On observe ici l'effet inverse : lorsque la variété sélectionnée au
45 Luxembourg est cultivée dans une région où le climat est plus ensoleillé, la durée de son cycle s'allonge.
Les différences observées au niveau de la taille des feuilles de la variété 'Saint-Esprit' ne peuvent pas être exploitées en raison d'une interaction avec les répétitions. Concernant le 'Flageolet Chevrier', les notations des symptômes sur feuilles et de la vigueur au stade R4 et R6 n'ont pas été réalisées car trop de plantes avaient disparues. Aucune différence n'a été révélée par l'analyse des premières observations des symptômes et de la vigueur, mais il n'est pas exclu qu'au cours du cycle de culture, les symptômes de graisse et de viroses se soient accentués et que des différences de tolérances entre versions puissent être mises en évidence.
La date de floraison est donc l'unique variable pour laquelle les versions de 'Saint-Esprit' et de 'Flageolet Chevrier' diffèrent. Il peut sembler délicat de conclure sur l'adaptation des variétés 'Saint-Esprit' et 'Flageolet Chevrier' alors que nous ne disposons que d'un seul critère à l'appui. Néanmoins, la date de floraison étant un indicateur fort de l'adaptation des plantes (Raggi et al., 2014), on peut ici conclure que ces variétés ont exprimé au moins en partie leurs capacités d'adaptation.
d. 'Calima' : des résultats biaisés par un traitement de semences
Les versions de la variété 'Calima' se distinguent quant à elles au niveau de la longueur des feuilles et de la date de floraison. S'agissant d'une variété moderne dont les caractères doivent répondre aux exigences DHS, ces résultats sont à première vue étonnants, bien qu'il ait déjà été observé des résultats similaires pour des variétés de blé commerciales (Dawson et al., 2013). La production de semences de cette variété se situe en Afrique de l'Est, dans des conditions de culture très différentes du contexte pédoclimatique européen. Ainsi, on imagine que la version originale, bien que standardisée, doit mettre en place des mécanismes d'adaptation sur plusieurs années pour se développer en France ou au Luxembourg, dans des conditions drastiquement différentes du lieu de production des semences. En effet, des différences ont été notées entre la version d'origine et les deux autres versions pour la taille des feuilles et la date floraison, ce qui peut révéler une adaptation potentielle.
Or, il n'est pas possible de conclure sur une tel adaptation en raison d'un biais introduit dans l'essai pour cette variété. En effet, nous avons appris peu après le lancement des premiers essais que les semences d'origine étaient traitées contre des maladies du haricot. L'obtenteur a assuré qu'il s'agit d'un produit compatible avec la culture biologique, mais n'a pas consenti à divulguer la composition de ce traitement. Il est fort possible que ce dernier agisse aussi sur des micro-organismes bénéfiques pour la plante, ou qu'il ait une action fortifiante sur les plantes et agissent contre des pathogènes. On s'attendrait donc à ce que la version originale traitée présente moins de symptômes ou soit plus vigoureuse que les versions du Luxembourg et de Bretagne. Or, il n'a pas été observé de tels résultats. Une des hypothèses pourrait être que le traitement de semences agit contre des pathogènes absents du sol de la parcelle, ou que, les conditions 2015 n'étant pas optimales au développement des maladies, les pathogènes concernés ne se soient pas exprimés. Une autre piste pour expliquer l'absence de différence symptomatique entre populations traitées et non-traitées serait les capacités des micro-organismes antagonistes du sol à réguler les maladies (Beaulcombe et Dean, 2014). Dans tous les cas, les conditions dans lesquelles se développent les plantes à partir des semences d'origine s'en trouvent modifiées. Il est donc difficile d'interpréter les résultats obtenus pour cette variété.
46 2. Discussion générale
a. Au Luxembourg, "qui peut le plus, peut le moins" ?
Il est également important de noter que le site Luxembourgeois d'où provient les versions originales de 'Roi des Belges' et de 'Saint-Esprit' est caractérisé par des conditions très rudes pour la culture du haricot : saison courte, faible ensoleillement et humidité importante, pression du pathogène Psp élevée. Il représente donc une pression sélective très forte. On peut imaginer que cette pression permet une évolution rapide des variétés 'Flageolet Chevrier', 'Rognon de Coq' et 'Calima', multipliée dans des régions plus favorables au haricot (Aquitaine et Afrique) et cultivées pour la première fois dans un environnement aussi restrictif. En revanche, l'évolution est peut-être plus lente lorsqu'un haricot adapté à ces conditions est multiplié dans un site avec une pression de sélection moins forte. C'est ce qui est observé pour 'Saint-Esprit' et 'Roi des Belges', qui ont évolué respectivement pour un et aucun des caractères analysés. Cette hypothèse est également vérifiée pour 'Rognon de Coq' qui s'est adapté sur de nombreux critères comme attendu. En revanche, elle ne l'est pas pour 'Flageolet Chevrier' puisque des différences en versions sont observées pour la floraison seulement. Il est vrai que le nombre de caractères observables pour cette variété était réduit suite à la perte des parcelles dû à un flétrissement, probablement d'origine virale. Néanmoins, cela indique que d'autres éléments interviennent dans le processus d'adaptation des plantes.
b. Trois années d'adaptation sont-elles suffisantes ?
Les variétés ont été cultivées trois ans de suite dans différents environnements, les graines récoltées chaque année étant utilisées pour le semis de la culture suivante. Au début de l’étude, on pouvait se demander si cette période d'adaptation est suffisante pour observer des différences phénotypiques entre versions d'une même variété. De plus, si les conditions sont instables pendant la période d'acclimatation, ce qui est de plus en plus fréquent dans un contexte de réchauffement climatique, cela laisse suggérer une adaptation plus lente des variétés.
Les résultats ont cependant montré des signes d'adaptation sur de nombreux critères pour la variété 'Rognon de Coq'. Cette variété étant très diversifiée génétiquement, une période d'adaptation de trois ans semble suffisante pour des variétés dont la diversité intrinsèque est importante, mais qu'une période plus longue est nécessaire pour des variétés à base génétique plus étroite, comme par exemple la variété 'Roi des Belges'. Les travaux entrepris par Serpolay-Besson et al., 2014, et s'intéressant aux capacités d'adaptation de maïs population indiquent qu'après deux générations de multiplication des variétés, puis une troisième année de comparaison aux versions originales, les variétés ont évolué sur plusieurs traits phénotypiques. Ces évolutions concernent notamment la durée du cycle, et sont observées pour des variétés génétiquement très diversifiées.
Pour cette espèce allogame, cette étude confirment donc l'hypothèse que trois années de culture sont suffisantes pour mettre en évidence les capacités d'adaptation de population à base génétique large. Les recherches de Allard, 1975, ont montré que des processus d'adaptation sont également possible au niveau de populations d'espèces majoritairement autogames telles que le haricot. Il observe des distributions des fréquences génotypiques structurées, avec des combinaisons d'allèles non-aléatoires au sein des populations, expliquées par une réduction de l'effet aléatoire de la recombinaison suite à l'autofécondation. Ceci mène Allard à considérer la structure génétique d'une population majoritairement autogame comme un "super-gène géant". La
47 fréquence des allèles conférant une meilleure adaptation aux conditions environnementales est augmentée, permettant une adaptation locale. L'autogamie réduisant le flux génétique entre populations, une différentiation entre populations habitant des environnements différents se met en place, même si les lieux sont géographiquement proches. Néanmoins, le potentiel de recombinaison génétique reste important parce que les allèles minoritaires ne sont pas éliminés et une variabilité génétique persiste. La structure génétique de la population confère donc une adaptation locale d'un côté, mais aussi une "flexibilité" en cas de changement dans les conditions environnementales. Celle-ci est d'autant plus importante que le type de reproduction est facilement influencé par des pressions sélectives. En effet, il a été montré pour le haricot que le taux de fécondation croisée augmente en situation de stress (Ibarra-Perez et al., 1997). Cela signifie que la variabilité génétique et la capacité d'adaptation peuvent être augmentées par l'augmentation du taux d'allogamie dans les situations de stress.
c. Relation capacité d'adaptation/variabilité génétique intra-variétale
La diversité génétique des variétés paysannes étant l'une des caractéristiques fréquemment mises en avant lorsqu'il s'agit de semences paysannes, il semble intéressant d'établir un lien entre ce paramètre et les capacités d'adaptation des variétés de haricot étudiées. Afin d'accéder à la diversité intra-variétale de ces populations, des analyses génétiques ont été réalisées à partir des lots de semences d'origine dans le cadre d'une étude menée en 2014 (Klaedtke et al., 2014). Les résultats de ces travaux sont présentés sous la forme d'un dendrogramme visible en annexe 17. On remarque à partir de cette figure que la variété 'Rognon de Coq', qui semble être au regard des analyses précédentes la variété présentant les plus grandes capacités d'adaptation, est également la plus diversifiée.
Tableau 5 : Types de critères ayant évolués pour chaque variété en fonction de leur taux d'hétérozygotie (He)
Le tableau 5 indique que les variétés 'Saint-Esprit' et 'Roi des Belges' ont un taux d'hétérozygotie de 0,05 et 0,06. Il s'agit d'une valeur relativement faible qui traduit une diversité génétique intra-variétale peu élevée. Ces deux variétés ne s'adaptent respectivement que pour les critères phénologiques et pour aucun des critères. A l'inverse, la variété 'Rognon de Coq' a un taux d'hétérozygotie élevé de 0,30. Elle a évoluée pour les trois types de critères présentés dans le tableau 5. La variété 'Flageolet Chevrier', dont le taux d'hétérozygotie de 0,11 est également élevé, a montré des signes d'adaptation sur la floraison, mais pourrait potentiellement évoluer sur les autres critères. Ces constats signifient donc que le taux de diversité jouerait sur le type de critères
Var He Critères morphologiques Critère phénologique Critères sanitaires RdC 0.30
FC 0.11 - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : Cal 0.08 - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : -
RdB 0.06 SE 0.05
Les critères morphologiques regroupent la longueur des feuilles et la vigueur, le critère phénologique est la date de floraison, et les critères sanitaires regroupent les symptômes de graisse sur feuilles et sur gousses et les symptômes de viroses. Le codage des variété est donné dans le Tableau 1. Var : variété, He : taux d'hétérozygotie.
observation de différence entre versions pour ces critères pas de différence entre versions
48 pour lesquels les variétés sont capables d'évoluer. Cette observation confirme l'intérêt des semences paysannes, à base génétique souvent beaucoup plus large que les variétés modernes, dans des systèmes agricoles biologiques et paysans où les capacités d'adaptation des populations sont un facteur clef pour cultiver des plantes saines et productives.
D'autre part, 'Flageolet Chevrier' est la population avec la plus grande diversité génétique après 'Rognon de Coq'. Les lots originaux de ces 2 variétés ont été fournies par un producteur en Aquitaine, tandis que les lots de 'Roi des Belges' et 'Saint-Esprit', présentant des diversités génétiques moins élevées, étaient originaires du Luxembourg. En effet, il a été démontré que le taux d'allogamie est fortement influencé par des facteur environnementaux tel que le climat (Ibarra-Perez et al. 1997). Des taux d'allogamie plus élevés au Sud de l'Europe par rapport au Nord correspondent aussi à l'expérience de collègues travaillant sur le haricot (communication personnelle). Il est donc possible que la diversité génétique des populations originaires d'Aquitaine est due à des croisements plus fréquents. Cela pourra être vérifié grâce aux analyses génétiques prévues sur les versions ayant évolués dans les 2 sites pendant 3 ans, notamment grâce aux taux d'hétérozygotie observée. Cela pose la question des lieux de multiplication de semences de haricots les plus adéquats selon l'objectif. Si effectivement des taux plus élevées de croisements dans les régions du Sud mènent à une base génétique plus large au sein des populations, cela implique qu'il s'agit de sites intéressants pour maintenir une adaptabilité de celles-ci. De l'autre coté, nous avons observé que les versions ayant évolué au Luxembourg pendant 3 ans étaient plus précoces et présentaient moins de symptômes de graisse que d'autres versions. Cela peut être expliqué par le fait que le site 'Lux' est peu favorable à la culture du haricot, avec un cycle de culture court et une forte présence de Psp. Ce site se prête donc bien à la production de versions précoces avec une