TPE

EN QUOI LE CLONAGE VÉGÉTAL PEUT-IL SAUVEGARDER LA BIODIVERSITÉ ?

I- QU'EST CE QUE LE CLONAGE VÉGÉTAL ?

1. Le clonage végétal au naturel.

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Nombreux végétaux se multiplient en dehors de tout processus sexuel et produisent des clones d’eux-mêmes. On appelle ce mode de reproduction multiplication végétative. Une partie de la plante se détache, s’enracine et se développe pour former une nouvelle plante. C'est-à-dire qu’il y a intervention d’organes dits végétatifs: les tiges, racines et feuilles comme les tubercules, les bulbes, les rhizomes, les stolons et les drageons. Ils permettent la reproduction asexuée contrairement aux organes reproducteurs : les fleurs qui assurent la reproduction sexuée des plantes via les graines qui sont le produit de la fécondation d'un ovule par le pollen contenant les cellules mâles.

Cette forme de reproduction est une sorte de clonage reproductif car les plantes nées de la plante mère sont génétiquement identiques. Ce sont donc des clones.

Le rhizome est une tige souterraine horizontale gonflée de réserves nutritives. Sur toute sa longueur, à intervalles réguliers, se forment des racines adventives et de nouvelles pousses aériennes. Le bambou, le gingembre et l’iris, ou encore le nénuphar, possèdent des rhizomes. Le stolon est une tige mince, issue de la tige principale, qui s’allonge et rampe à la surface du sol. Des racines adventives peuvent se former au niveau des nœuds du stolon, et ainsi permettre la formation d’un nouveau plant. Le lierre et le fraisier peuvent se multiplier de cette façon. Quand au rejet, c'est une jeune pousse se développant à partir de la souche d’un arbre. Les framboisiers, les trempes et les peupliers ont recours à des racines horizontales: le drageon. Enfin, les tubercules de pommes de terre, garantissent également la multiplication végétative de cette plante.

1.stolon

La reproduction végétative s'appuie sur l'existence de méristèmes. Ce sont des tissus végétaux constitués de jeunes cellules (cellules embryonnaires) qui sont le siège de nombreuses divisions cellulaires. Ils sont concentrés dans les zones de croissance des plantes : au cœur des bourgeons, racines, tiges et rameaux.

Le méristème produit :

- des cellules qui se sont de se diviser mais participeront a la structuration de la racine

-des cellules qui restent indifférenciées dans le méristème et continuent de se diviser.

Les cellules des méristèmes sont totipotentes .Elles possèdent la capacité de régénérer un individu complet identique à la plante mère. Ainsi les méristèmes sont capables de régénérer un végétal entier génétiquement identique car ils ont le même patrimoine génétique que toutes les autres cellules de la plante. Puis, de divisions en divisions, elles commencent à se spécialiser. Quand elles arrivent à l’âge adulte, elles sont le plus souvent spécialisées et elles ne peuvent plus se diviser, elles meurent, laissant la place à d’autres cellules. Donc les méristèmes permettent le clonage.

meristème apicale et auxiliaire d'un bourgeon

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2. Le clonage végétal avec intervention humaine et son histoire.

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Le clonage végétal est exploité depuis des décennies par les jardiniers et les horticulteurs pour de nombreuses cultures. Mais ce n’est que plus tard qu’on a réussit la manipulation contrôlée de cellules végétale dans des conditions totalement artificielles.

1902: G. HABERLANDT un autrichien, énonce le concept de la totipotence cellulaire végétale. Il réussit à faire survivre in vitro, quelques mois, mais sans multiplication, de petits amas cellulaires.

1903: le terme de clonage est utilisé pour la première fois, désignant à l’ origine des plantes reproduisent par une reproduction asexuée.

1922: premières cultures in vitro.

1926: Kurosawa Formose découvre l'action de la gibbérelline sur la croissance, c'est la première fois qu'une substance hormonale est extraite d'une plante.

1934: découverte de l'auxine

1934: White (USA) réussit la culture de racines de tomate sur un milieu contenant de l’eau, des sels minéraux, un extrait de levure et du sucre et une hormone végétale, la seule connue à l’époque : l’auxine.

1939: Gautheret obtient à partir de tissu carotte, un amas de cellules dédifférenciées : un cal. On peut cultiver ce cal indéfiniment dans le temps. Avec lui démarre vraiment la culture in vitro.

1950: découverte par de chercheurs de L'INRA en France que lorsqu’une plante est infestée par un virus ou une bactérie, ses méristèmes restent indemnes.

1952: Morel et Martin obtienne la première plante régénérée à partir de cellules de méristèmes, un dahlia cultivé in vitro.

1956: les cytokinines sont découvertes par Miller. Ce sont des hormones responsables des divisions cellulaires.

1962: Murashige et Skoog mettent au point le premier milieu de culture de base de culture in vitro. Il s'agit d'un milieu contenant des éléments minéraux, des vitamines du groupe B, du sucre, auxines et cytokinines.

1966: début du clonage des cellules végétales différenciés par la France pour tenter de sauver le palmier dattier ou le pin maritime.

1971: clonage à partir de protoplasmes par Takébé. Ce sont des cellules végétales sans paroi.

Il y a plusieurs types de clonage végétal artificiel.

Les plus anciens sont le bouturage, le greffage et le marcottage. Ce sont principalement des techniques traditionnelles horticoles .Le plus récent est le clonage in vitro. Cette dernière technique est la plus rapide.

Le bouturage:

Le bouturage consiste à multiplier une plante en replantant dans certaines conditions un fragment de celle-ci. C’est aussi un moyen d'obtenir une nouvelle plante, plus vigoureuse et saine.

Par le bouturage on peut multiplier toutes les variétés horticoles de plantes Le bouturage Permet la reproduction de plantes ne donnant pas de graines.

Le greffage:

Il consiste à implanter un bourgeon ou un rameau d’une espèce nommé « greffon » sur le tronc d’un arbre d’une autre espèce ou sur la partie inférieure d'une tige enracinée appelé « porte greffe ». Il permet de produire en masse et rapidement des plants de qualité.

Le marcottage:

Le marcottage est une forme de bouturage. Il consiste à faire émettre des racines à un rameau sans le détacher de la plante mère. Il reste ainsi nourri par cette plante tant qu'il n'est pas capable de s'alimenter seul (le temps que les racines se développent). On peut également faire une entaille sur la partie enterrée afin de favoriser le développement des racines.
Ce procédé a un taux de réussite plus important que le bouturage.
Ce système est souvent utilisé quand l'enracinement des plantes est difficile. Le marcottage est souvent utilisé pour les plantes ligneuses.

Il existe 3 types de marcottage:

Par couchage, en cépée et aérien.

Clonage in vitro:

Le clonage vitro est une technique de laboratoire qui permet de cloner des plantes en grand nombre, dans un milieu nutritif. Il est actuellement utilisé pour multiplier des plantes ou des variétés rares, poussant lentement, ne donnant pas ou peu de graines ou de rejets.

On pratique souvent du « micro bouturage » ou « micro propagation in vitro ». Cela permet de fabriquer en laboratoire des clones a partir de fragments pourvu de bourgeons .On l’introduit dans un tube a essai contenant un milieu artificiel (de la gélose et des éléments nutritifs spécifiques). Le bourgeon se comporte comme une bouture : les cellules des méristèmes se multiplient et se différencient. On a alors une petite plante avec de nouveaux bourgeons. On peut alors sur cette plantule prélever des bourgeons et recommencer cette manipulation pour obtenir plusieurs millions de plantes identiques.

De plus, la culture en laboratoire favorise l'élimination des virus .En effet les plantes qui se multiplie par voie végétative favorise la transmission de virus a la descendance puisque celle ci s'effectue avec des cellules différenciés, les plus touchés par les virus, et non les méristèmes qui sont indemnes.

Mais on peut également cloner des cellules adultes qui sont des cellules différenciés. On peut donc grâce à des cellules composant les feuilles et les tiges obtenir un nouveau végétal. Mais c'est une technique plus compliqué car elle s'appuie sur l fait que les cellules végétales présentent une grande plasticité : c'est à dire que même si elles sont parfaitement différenciés, elles peuvent dans certaines conditions redevenir a un état indifférencié. Elle devienne alors de nouveau des cellules embryonnaires.

Mais ce mode de reproduction n'est pas très bien maîtrisé. Seulement pour quelques espèces comme la carotte ou le palmier a huile.

II- LA BIODIVERSITÉ DANS LE MONDE.

1. Une richesse incroyable mais menacé.

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La biodiversité décrit la richesse du monde vivant, et sa complexité. Nous partageons la planète avec des millions d’espèces vivantes, dont beaucoup nous sont encore inconnues.

L’inventaire de la biodiversité n’est pas et ne sera sans doute jamais terminé. Le nombre d’espèces animales et végétales décrites est d’environ 1,5 million. Les espèces pour lesquelles nous connaissons le plus de variété sont les mammifères et les plantes; avec 270 000 espèces de végétaux connus.

La biodiversité n'est pas la même partout. Aujourd'hui 34 zones de fortes biodiversités dans le monde (on les appelle "hots-pot") ont été identifiées. C'est une zone contenant au moins 1 500 espèces de plantes endémiques (qui n'existent que dans un seul endroit) et ayant perdu au moins 70 % de son habitat original. Ces zones découvertes recouvrent seulement 2.3% des habitats terrestres de la planète. Ils accueillent néanmoins environ 65 % de toutes les espèces animales et végétales de notre planète.

Par exemple, la Nouvelle-Calédonie constitue un hot-spot à elle seule. Quand a la France on considère que 40 % des espèces européennes de flore sont présentes en France métropolitaine, soit 4 900 espèces indigènes (4ème pays européen après l’Espagne, l’Italie et la Grèce). 750 espèces sont endémiques à la France.

Cependant, la biodiversité est aujourd'hui menacée. En effet on est entré dans la sixième crise d'extinction d'espèces. Les cinq précédentes étaient la conséquence de catastrophes géologiques (éruptions volcaniques...) ou astronomiques (chutes de météores), généralement suivies et amplifiées par des changements climatiques et, donc, écologiques. La crise actuelle est différente car elle est le fait de l'homme et elle s'inscrit sur une échelle de temps plus courte et autour de l'homme et de ses activités. Elle a pour origine cinq phénomènes : la destruction des écosystèmes (pollutions, déforestation, fragmentation des habitats, ....) ; la pression excessive sur les espèces exploitées (chassées, pêchées, récoltées ou utilisées à des fins industrielles) ; la prolifération d'espèces exotiques introduites ; le réchauffement climatique et enfin, les extinctions en cascade qui sont la conséquence de la disparition d'une espèce clé. Mais la cause la plus importante est celle des activités de l'homme car elles accélèrent l’extinction de nombreuses espèces. En effet Aujourd’hui, la biodiversité disparaît à un rythme 100 à 1 000 fois supérieur au rythme d’extinction naturelle.

Les espèces officiellement déclarées « Éteintes » sont au nombre de 784 et 65 autres n’existent qu’en captivité ou en culture. Aussi, d'après la Liste Rouge de l’UICN (2006), 16 119 espèces sont aujourd’hui déclarées menacées d’extinction et environ un huitième des espèces de plantes à fleur sont menacées. Pour certains groupes comme les conifères, cela atteint 25 %. Et ces chiffres sont probablement sous-estimés.

Par exemple la France est au 9ème rang mondial pour le nombre d’espèces animales et végétales menacées, vu la biodiversité de ses collectivités d’outre-mer et le nombre d’espèces endémiques menacées, selon la Liste rouge de l’UICN. Quand à L’Asie, elle est globalement le continent où l’érosion de la biodiversité est la plus marquée. Quand aux régions possédant le plus de plantes menacées, ce sont l’Amérique centrale et l’Amérique du sud, l’Afrique centrale et occidentale et l’Asie du Sud-est.

En conclusion, outre sa capacité de détruire, l’Homme n’a-t-il pas aussi la possibilité de changer le cours des choses?

2. Comment le monde répond-il à ces menaces ?

La biodiversité est essentielle à l’Homme. Elle lui offre de nombreux bienfaits fondamentaux comme la nourriture, les vêtements, l'habitat .... Aussi, notre industrie utilise un nombre élevé d’espèces végétales et animales, par exemple dans les domaines de l'agronomie ou de la santé. La Il est donc de la plus haute importance de préserver cette nature qui nous entoure. De plus la biodiversité garantit le bon fonctionnement des écosystèmes, qui rendent des services irremplaçables à l’humanité. . C'est pourquoi, la perte de biodiversité a des effets néfastes sur plusieurs aspects du bien-être humain, tels que la sécurité alimentaire, la vulnérabilité face aux catastrophes naturelles, la sécurité énergétique et l'accès à l'eau propre et aux matières premières. Elle touche également la santé, les relations sociales et la liberté de choix. Par exemple, 40 % de l’économie mondiale repose sur les produits biologiques et les processus écologiques (PNUE).

L'économie est le premier facteur de la diminution de la biodiversité. En effet les systèmes économiques desquels nous dépendons actuellement se basent sur la dégradation et la surexploitation des écosystèmes.

Dans les pays en développement qui sont souvent des pays du sud, il y a 80 % de la population humaine et c'est la que se trouve aussi la plus grande fraction de la biodiversité. Dans beaucoup de pays, les populations locales détruisent ces ressources, parce qu’ils n’ont pas d’autres moyens d’existence.

Quand aux pays riches, ils surconsomment beaucoup. En effet, l'humanité utilise désormais l'équivalent d'une planète et demie pour subvenir à ses besoins, principalement en raison des pays riches. D'après la WWF, ils soulignent le rôle prépondérant des pays les plus riches dans cette évolution en relevant qu’en 2007 «les 31 pays membres de l’OCDE, dont font partie les économies les plus riches au monde, représentaient 37% de l’empreinte écologique de l’humanité". Selon eux, Les Emirats Arabes Unis, le Danemark, la Belgique, les Etats-Unis, l'Estonie, le Canada, l'Australie ou encore l'Irlande sont les pays à la plus forte empreinte écologique. Ils ajoutent également que "La surconsommation du Nord se fait à crédit sur les ressources du Sud" et révèlent aussi "un déclin de la biodiversité plus élevé dans les pays à faibles revenus». En effet, la biodiversité a chuté de 30% entre 1970 et 2007 dans le monde environ alors que dans les zones tropicales, cette diminution atteinte 60%.

Alors pour sauvegarder la biodiversité, tout les pays se mettent d'abord a conserver les espèces menacés développent des réseaux d'espaces naturels; cela permet de protéger de nombreux écosystèmes mais c'est aussi un outil de développement économique et social.

Les ONG internationales recommandent de protéger au minimum 10 % de chaque type d’écosystème. C’est donc pour cela qu’actuellement, il y a plus de 44 000 aires protégées qui couvrent environ 12 % de la surface de la Terre. Cependant, Dans la réalité, les 3/4 des aires protégées n’existent que sur le papier. Beaucoup se trouvent dans des pays pauvres ou en voie de développement et manquent de gestion de ressources, de moyens ou encore de terrains.

Mais l’une des difficultés pour trouver d'autres accords reste de la division entre pays riches et pays pauvres sur le partage des richesses tirées de certaines ressources naturelles.

Ainsi, pour protéger la biodiversité, il y a un effort mondial. Les pays riches font des efforts pour aider les pays pauvres. Des conventions sont signées. Celle des Nations Unies à Nagoya au Japon est la plus récente et est la dixième de l’ONU. Elle est daté de 2010, année mondiale de la biodiversité. Elle a permit aux pays de collaborer à la recherche de solutions à ce problème mondial d’une grande complexité. Elle appuie les efforts de ceux qui œuvrent pour le développement durable dans tous les pays signataires. La Convention s’attaque à des défis mondiaux parmi lequel l'inscription de la biodiversité sur la liste des priorités des Etats et de la société, la protection de la nature sauvage, l'arrêt de la pêche excessive, la réduction du taux de pollution, l’utilisation durable des composantes de la biodiversité et le partage équitable, entre les pays riches et les pays pauvre.

La conférence tentera aussi de définir quelles proportions de la terre et des océans devront être protégés d'ici 2020. Actuellement, 13% de la surface terrestre et moins d'1% de la surface océanique sont protégées - cette protection peut aller de la réserve naturelle au sens strict à la zone d'exploitation raisonnée des ressources. D'après "Conservation International", ces proportions devraient être portées à 25% pour les terres et 15% pour les mers.

Donc conserver la biodiversité est lié à la consommation, à la lutte contre la pauvreté, mais aussi aux changements globaux, aux conflits, à la mondialisation des échanges, a la démographie et aux progrès technologiques. Par exemple les pays du tiers monde n’ont pas connu cette phase de décollage économique lié à l’industrialisation contrairement aux pays du nord

Car malheureusement, aujourd'hui c'est surtout les pays riches qui profitent de l'expansion du développement durable et beaucoup plus d' entreprises, des collectivités territoriales, des institutions, des associations et mêmes de citoyens essayent de réduire les dégâts environnementaux et ainsi protéger la biodiversité .

Mais pour sauvegarder la biodiversité, il faut d'abord donc intégrer le changement et proposer des approches nouvelles comme la gestion communautaire des ressources naturelles, l'évolution des politiques publiques, ... qui font partie des enjeux actuels. Mais seule l’acceptation de la nature et la prise en compte de la biodiversité, comme partenaire naturel de l’humanité, à tous les niveaux, peut à long terme la sauver. En effet L’environnement n'arrive au 5ème rang des préoccupations européennes et seuls 4 % des parlementaires français portent un intérêt à la sauvegarde de la faune et de la flore.

III- LE CLONAGE VEGETAL, UNE DES SOLUTIONS POUR PRESERVER LA BIODIVERSITE ?

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1. Le clonage végétal, en faveur de la biodiversité.

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Le clonage végétal a des caractéristiques intéressantes qui pourraient aider à la sauvegarde de la biodiversité.

En effet, il permet d'abord d'augmenter le nombre d'individu d'une même espèce et qu'ils soient identiques a la plante mère. De plus le clonage in vitro permet une production extrêmement accéléré des plantes. Par exemple, on peut produire 1000 milliards de pommes de terre par an alors que dans la nature un tubercule de pomme de terre produit en moyenne 10 tubercules en un an. Mais le clonage in vitro a beaucoup d'autres avantages.

En effet la production de plantes in vitro peut se faire à n'importe quel moment de l'année et donc s'affranchir des saisons. Les plantes filles obtenues sont souvent de très bonne qualité avec un enracinement régulier et des ramifications nombreuses et une meilleure vigueur. On peut aussi assainir de nombreuses variétés végétales. Grâce à cette technique, de nombreuses variétés végétales ont été sauvegardé au sein de beaucoup d'espèces comme les dahlias, les vignes, les iris, les framboisiers ou la violette de Toulouse.

On peut aussi proliférer des plantes dites stériles, rares comme les orchidées ou encore difficile a se reproduire dans la nature par le biais des cultures in vitro. Il est très utile pour les plantes en voix d’extinction comme les plantes carnivores car on peut conserver des variétés anciennes dans un espace très réduit et à l’abri des parasites car conservé au froid dans un espace stérile. On peut mettre plus de 1 000 plants par m².

Ce gain d'espace permet alors aussi de gagner de la place dans les serres et donc de réduire la consommation d'énergie car l'éclairement est réduit ainsi que la surface et les couts de productions car il y a peu de personnel.

Pour reboiser rapidement les plantations menacées par des parasites ou suites à des catastrophes naturelles comme les incendies, tempête, tsunamis, [...] et donc favoriser la préservation de la biodiversité, le clonage in vitro peut être efficace.

2. Les inconvénients du clonage végétal sur la biodiversité.

Le clonage végétal n'est pas sans risque.

Beaucoup d’espèces sont réfractaires à la multiplication végétative. De plus, les plantes reproduisent par clonage font disparaitre les croisements, entraînant une baisse de biodiversité génétique. En effet les espèces naturelles diversifient leurs génomes (ensemble de gènes portés par une espèce) car la reproduction sexué permet la mixité des gènes et créent ainsi de larges variétés qui s’adaptent à leur milieu. En revanche, le clonage permet de dupliquer un individu autant de fois souhaitées mais sans retrouver sa biodiversité génétique naturelle.

Si on produit également en répétition une plante, il peut y avoir la perte des gènes nécessaires, par exemple, à la résistance aux maladies nouvelles; il fragilise donc les plantes et si il y a une épidémie. Il sera alors facile pour les épidémies de s'étendre et de décimer une zone énorme car les plantes clonés possèderons toute le même patrimoine génétique dépourvu de ce gène. Donc, ce sera une catastrophe économique et écologique. En conséquence, il faut donc conserver le pied mère et à certains moments, repasser par la reproduction sexuée.

Il peut y avoir aussi l’acclimatation (passage à des conditions de culture normale parfois délicat). En effet, durant son séjour in vitro, la plante est à l’abri des stress et des maladies.

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Chez une plante clonée, on trouve parfois l’apparition d’anomalies génétiques (certains cas d’hyper floraison, perte de sexualité chez certaines espèces ou encore apparition d’organes anormaux). On appelle cela variation soma-clonale.

CONCLUSION:

En conclusion, le clonage végétal peut aider à sauvegarder la biodiversité. Il permet de reproduire et de stocker un grand nombre d’espèces en voie de disparition et ainsi conserver au maximum les écosystèmes actuels.

Mais le clonage végétal possède également de nombreux inconvénients et risques. En effet, il entraîne par exemple à long terme la disparition des croisements de plante et empêche ainsi l’apparition de nouvelles espèces végétales et ce n’est qu’un inconvénient parmi tant d’autre.

Donc pour préserver la biodiversité, l’Homme doit surtout agir au quotidien. En effet si les 6.5 milliards d’Hommes sur Terre faisaient chacun un geste alors la biodiversité serait sans doute mieux respectée et ainsi mieux conservée et le clonage végétal ne serait qu’une aide supplémentaire a la conservation des espèces.