Ressources génétiques et amélioration chez Coffea arabica

arabica qui est tétraploïde (2n=4x=44) (Charrier and Berthaud, 1985). La plupart des caféiers sont auto-incompatibles à l’exception de trois espèces auto-fertiles : C. heterocalyx Stoff. (Coulibaly et al., 2003), C. anthonyi Stoff. & F. anthony (Stoffelen et al., 2009) et l’unique espèce tétraploïde, C. arabica.

Chez C. arabica, il a été observé un mode d’hérédité de type disomique par analyse des ségrégations au sein d’une population F2 (Lashermes et al., 2000). Coffea arabica possède un comportement méiotique comparable aux espèces diploïdes. A la méiose, les chromosomes homologues s’apparieraient de façon systématique pour former des bivalents. Aucun des chromosomes homéologues de C. arabica ne s’apparie et cela est probablement dû au fonctionnement de facteurs génétiques régulant l’appariement (Lashermes et al., 2000).

La cytométrie en flux a été utilisée pour estimer la quantité d’ADN nucléaire chez une quinzaine d’espèces de Coffea originaires d’Afrique (Cros et al., en 1995 ; Noirot et al., 2003). Chez les espèces diploïdes, les quantités en 2C d’ADN nucléaire sont très variables avec des valeurs comprises entre 0,95 et 1,78 pg par noyau. Ces variations observées seraient dues aux variations du nombre de copies de séquences d’ADN répétées (Lashermes et al., 2008). En ce qui concerne le tétraploïde, C. arabica, sa quantité d’ADN a été estimée deux fois supérieure (2,61 pg) aux quantités des espèces diploïdes (Cros et al., 1998). Sur la base des résultats obtenus en cytométrie en flux (Cros et al., en 1995), la moyenne du génome haploïde des caféiers a été estimée à 700Mb. En ce qui concerne le seul génome dihaploïde, sa taille a été estimée à 1300Mb (Noir et al., 2004). Comparé aux autres espèces de plantes, le génome des caféiers apparaît relativement de petite taille (Anthony and Lashermes, 2006).

II.2.3 Ressources génétiques et amélioration chez Coffea arabica

Les espèces sauvages du centre de diversité de C. arabica, les espèces diploïdes et les hybrides spontanés constituent les principales ressources génétiques formant un réservoir de diversité utilisable pour l’amélioration de l’espèce C. arabica.

Le centre primaire de diversification génétique de C. arabica se situe en Ethiopie (Zone montagneuse du Sud-ouest) et au Soudan (Plateau du Boma). Chez C. arabica, les individus sont divisés en deux groupes, les caféiers sauvages et les caféiers cultivés50 51. Les variétés actuelles de caféiers cultivés dérivent toutes de deux populations, C. arabica var. Typica et C. arabica var. Bourbon (Figure 24 ; Krug et al., 1939). Peu de plantes sont à l’origine de ces

50

Des espèces sauvages ont également été observées au Soudan (Mont Imatong) et au Kenya (Mont Marsabit) (Thomas 1942 ; Anthony et al., 1987).

51

C. arabica var. Typica (Issu d’une seule plante)

C. arabica var. Bourbon (Issu de quelques plantes)

X

C. arabica var. Mundo novo C. arabica var. Caturra

C. arabica var. Catuai

Une mutation

X

(Issu d’une seule plante)

C. arabica var. Bourbon (Issu de quelques plantes)

X

C. arabica var. Mundo novo C. arabica var. Caturra

C. arabica var. Catuai

Une mutation

X

Figure 25 : Origine des trois variétés principales actuelles les plus cultivées.

D’après Bertrand et al., 1999

C. arabica

(109 marqueurs)

C. canephora

(945 marqueurs) ^{Caféiers cultivés}

(37 marqueurs) Caféiers sauvages (94 marqueurs) C. arabica (109 marqueurs) C. canephora

(945 marqueurs) ^{Caféiers cultivés}

(37 marqueurs)

Caféiers sauvages (94 marqueurs)

Figure 26 : Diversité observée dans des populations de caféiers sauvages et cultivés chez l’allotétraploïde Coffea arabica.

Cette diversité est estimée à partir du nombre de marqueurs polymorphes.

deux populations. A partir de l’étroite base génétique de C. arabica, trois principales variétés (var. Caturra, var. Catuai et var. Mondo Novo) à bonne production et de bonne qualité ont largement été diffusées à travers le monde (Figure 25 ; Bertrand et al., 1999). Cependant du fait de sa très faible diversité génétique, la caféiculture de C. arabica est particulièrement sensible à la plupart des maladies et espèces ravageuses52. Il a été observé que la diversité génétique chez C. arabica était faible entre les deux populations cultivées de base (Typica-Bourbon) mais que cette diversité était plus importante entre les caféiers cultivées et les caféiers sauvages (Figure 26 ; Lashermes et al., 2000 ; Anthony et al., 2002). Ces résultats montrent l’intérêt que peuvent avoir les caféiers sauvages dans l’amélioration de la base génétique des variétés cultivées.

Les espèces diploïdes présentent également un intérêt dans l’amélioration de C. arabica. Trois espèces ont montré des traits agronomiques pertinents. C. canephora est la source principale de caractères de résistance aux maladies et ravageurs dont la résistance à la rouille orangée, à l’anthracnose des baies et aux nématodes (Bertrand et al., 2003). C. liberica est une source de résistance à la rouille orangée (Srinivasan et Narasimhaswamy, 1975) et C. racemosa constitue une source de résistance contre la mineuse des feuilles (Guerreiro Filho et al., 1999). Le croisement entre C. arabica et une espèce diploïde peut se produire de façon spontanée ou de façon artificielle. Lorsque C. arabica et une espèce diploïde se retrouvent dans une même zone de distribution, un hybride spontané peut se former. Plusieurs hybrides spontanés53 issus de l’hybridation entre C. arabica et C. canephora ou C. liberica ont été répertoriés. On peut prendre l’exemple de l’hybride spontané entre C. arabica et C. canephora, appelé Hybride de Timor (HdT). L’Hybride de Timor a été identifié au sein d’une plantation sur l’île de Timor en Indonésie (Bettencourt, 1973). A partir de cet hybride, des rétrocroisements ont été effectués avec des variétés de C. arabica54. Ces descendants ont été largement diffusés dans le monde, notamment au Brésil, en Colombie ou au Kenya et constituent une source importante de gènes résistants aux maladies et ravageurs. Une étude de Lashermes et al., en 2000, portant sur l’étude de marqueurs AFLP, a permis d’estimer un niveau d’introgression entre 8 et 27% du génome C. canephora dans les lignées dérivées de l’hybride HdT. Des hybrides artificiels ont également été créés entre C. arabica et

52

La rouille orangée (Hemileia vastatrix Berk. and Br.), l’anthracnose des baies (Colletotrichum kahawae), le scolyte des baies (Hypothenemus hampei) et les nématodes (Meloidogyne spp. et Pratylenchus spp.) (Lashermes, 2008).

53

L’hybride de Timor (HdT) et Devamachy (répertorié en 1930 en Inde) issus du croisement entre C. arabica et C. canephora. Kalimas (répertorié en 1899 en Indonésie), Kawisari (répertorié en 1899 en Indonésie), S26 (répertorié en 1932 en Inde) et S288 (répertorié en 1932 en Inde) issus du croisement entre C. arabica et C. liberica.

54

Des variétés ont été crées comme Catimor issu du croisement entre HdT et Caturra et Sarchimor issu de l’hybridation entre HdT et Villa Sarchi.

Caféiers diploïdes (2n=22) Caféiers Tétraploïdes (2n=44)

X

X

X

X

Figure 27 : Croisement à l’origine d’hybrides interspécifiques artificiels triploïdes et tétraploïdes de caféiers.

D’après Lashermes et al., 2000

C. canephora diploïde (2n=22) C. canephora tétraploïde (2n=44)

X

X

X

X

Figure 28 : Croisement à l’origine des variétés Arabusta et Icatu.

l’espèce diploïde portant les gènes d’intérêt. Le descendant est ensuite rétrocroisé avec C. arabica et les gènes indésirables du parent diploïde sont progressivement éliminés par sélection. Cette procédure dite « conventionnelle » s’est avérée efficace pour l’amélioration de la production, la vigueur et la résistance aux maladies de C. arabica, tout en conservant les caractéristiques gustatives. Ainsi des hybrides interspécifiques artificiels triploïdes55 et tétraploïdes56 ont été créés (Figure 27). Chez les tétraploïdes, on peut prendre comme exemple la variété Arabusta issue d’un croisement entre C. arabica et C. canephora (Figure 24). Cette variété a été retrocroisée avec l’espèce C. arabica formant ainsi la variété Icatu (Figure 28 ; Bertrand et al., 1999). La production d’hybrides interspécifiques naturels ou artificiels a servi de relais dans le transfert de caractères d’intérêt agronomique par rétrocroisement avec C. arabica et produit de nombreuses lignées de variétés à grandes valeurs agronomiques et économiques (Bertrand et al., 2003). Toutefois, il faut souligner que ces programmes d’hybridation interspécifique sont lents et coûteux .57