Qu’est-ce-qu’un correlation genetique

On dit qu’il y a une corrélation génétique entre deux caractères phénotypiques (ici par exemple entre la date de floraison et le poids de l’épi) lorsque que le codage des deux caractères utilise certains gènes en commun dans leur chaîne métabolique. Par « codage » on exprime le processus de transformation de l’information génétique (l’ADN) en quelque chose de visible : un phénotype (voir article du génotype au phénotype). Une chaîne métabolique c’est comme une chaîne de fabrication de molécules dans les cellules végétales.

Une chaîne métabolique c’est comme une chaîne de fabrication de molécules dans les cellules végétales.

Figure 1: Exemple schématique d’une corrélation génétique entre durée de cycle de développement et potentiel de rendement.

En suivant le schéma, les deux chaînes métaboliques sont composées :

• d’une protéine en commun aux deux caractères (c’est le tournevis-marteau)

• de protéines spécifiques (le tournevis et le marteau).

Ce petit exemple schématique permet notamment de voir que la durée de cycle de développement d’une variété population peut changer sans que son potentiel de rendement ne change si la sélection (naturelle ou consciente) modifie les versions de gène de la protéine exclusive à la durée du cycle (tournevis). Il en est de même pour le potentiel de rendement (marteau). Mais quand les versions de gêne changent sur la protéine en commun aux deux caractères (le tournevis-marteau), c’est le potentiel de rendement et la durée de cycle qui changent en même temps.

Les sélectionneurs industriels ont déjà beaucoup travaillé sur les gènes spécifiques aux caractères « durée de cycle » et « potentiel de rendement ». Ils ont atteint une sorte de « barrière génétique » où ils ne peuvent plus augmenter le rendement sans modifier la durée du cycle, c’est pour cela que l’on trouve cette corrélation entre rendement et indice de précocité dans les catalogues des semenciers (bon ce n’est si vrai que ça mais c’est pour donner l’idée générale).

La corrélation « précocité/rendement » n’est pas une généralité :

A regarder plusieurs publications scientifiques étudiant les corrélations génétiques sur le maïs ou en parcourant les données d’essais sur les variétés hybrides menés par les Chambres d’Agriculture ou bien Arvalis, on se rend compte que la relation entre indice de précocité (ou date de floraison) et rendement n’est pas du tout systématique : majoritaire mais pas systématique. Donc :

• variété tardive ne veut pas forcément dire variété productive, et vice versa.

• variété précoce ne veut pas forcément dire variété peu productive, et vice versa.

Application sur la selection des mais populations

« Précocité » et « rendement » sont les caractères phénotypiques les plus évoqués lorsque les paysans décrivent leurs objectifs de sélection. Les variétés populations de maïs que nous trouvons en France sont pour la plupart des variétés très diversifiées qui n’ont pas encore fait l’objet de sélection particulièrement dirigées sur la précocité ou le rendement. Le champ de tous les possibles est donc ouvert sur ces souches diversifiées.

Voici modélisée ci-dessus une population de maïs diversifiée sur les caractères durée de cycle et potentiel de rendement avec une corrélation entre les deux caractères. Chaque point correspond à une plante : plus le point est à droite, plus la plante est tardive, plus le point est en haut, plus l’épi de la plante est lourd. Ici, il n’y a aucun effet de l’environnement représenté.

Lorsqu’on commence une sélection massale, on définit la plupart du temps son objectif : l’objectif peut être représenté comme un point à atteindre sur le graphique (ici cercle rouge) et l’acte de la sélection cherche à faire converger la génétique de la population pour que la durée du cycle de développement et le rendement des plantes soit la plus proche du point fixé comme objectif. Au regard de celui qui définit l’objectif, les plantes à droite du cercle rouge sont trop tardives, les plantes en dessous de cercle ont un épi trop petit. -Si on effectue une sélection massale uniquement sur le poids de l’épi, du fait des corrélations génétiques, la population à de grande chance d’évoluer dans le sens de la flèche rouge (plus de rendement et plus tardive).

• Si on effectue uniquement une sélection pour rendre la variété plus précoce (sélection négative par exemple en castrant les plantes les plus tardives), la population à de grande chance d’évoluer dans le sens de la flèche verte.

• Si on effectue une sélection massale sur le poids épi mais que l’on veille par exemple à ne pas prendre les épis des plantes trop vertes lors de la récolte, la population évoluera plutôt dans le sens de flèche jaune.

• Si on effectue une sélection sur la précocité mais que l’on veille par exemple à ne pas prendre les trop petits épis à la récolte, la population évoluera plutôt dans le sens de la flèche violette.

Attention : on présente ici un modèle très théorique qui, certes, s’appuie sur des connaissances obtenues dans la littérature scientifique mais qui n’a pas encore fait l’objet d’une validation par l’expérimentation dans nos contextes paysans : de nombreuses réponses seront notamment amenées par l’analyse des résultats du programme de recherche participative COVALIENCE (la phase de collecte des données est prévue pour 2020 et l’analyse se fera en 2021 : restez patients, c’est pour presque bientôt !).