Académie d’agriculture de France AGRICULTURE – ALIMENTATION – ENVIRONNEMENT

1. Académie d’agriculture de France AGRICULTURE – ALIMENTATION – ENVIRONNEMENT Séance commune Académie des sciences / Académie d’agriculture de France mardi 25 mars 2008 GRAINES Dominique Job Directeur de recherche CNRS CNRS – Bayer CropScience - Lyon

2. La graine – Etape du développement? La graine constitue un organe de dissémination et de résistance Par son intermédiaire, les plantes sont capables de compenser leur immobilitéet de coloniser de nouveaux territoires, transportées par le vent, l’eau ou les animaux La graine présente une résistance stupéfiante aux conditions extrêmes (e.g., températures torrides ou très froides) La longévité de certaines graines est remarquable et atteint dans certains cas plusieurs centaines d'années

3. Graine – Définition tégument cotylédon albumen aleurone La graine contient un embryonzygotique différencié (une plante miniature entourée d’une enveloppeprotectrice, le tégument) et des réserveslocalisées dans les cotylédons ou un tissu spécialisé, l’albumen. Il existe deux classes de graines dans le clade des angiospermes. Monocotylédones Dicotylédones tégument cotylédon cotylédon radicule albumen Arabidopsis, pois herbacées, orchidées, palmiers, graminées

4. 1) Caractéristiques uniques de développement et de survie ABA > GA Double fécondation embryon + réserves Maturation de la graine accumulation des réserves aptitude à la germination aptitude à la dessiccation Sénescence de la plante mère Dessiccation de la graine dormance quiescence métabolique conditions défavorables Stockage à sec conditions favorables GMS ND Germination Stockage dans le sol T, H20, N…. GA > ABA GMS D graines de lotus sacré 1300 ans GMS ND: graine mature sèche non dormante GMS D: graine mature sèche dormante ABA: acide abscissique GA: acide gibbérellique d’après Holdsworth M, Finch-Savage WD, Grappin P, Job D (2008) Trends in Plant Science 13: 7-13

5. 2-1) Caractéristiques uniques de stockage / Germination http://teosinte.wisc.edu/ Doebley J, Gaut B, Smith B (2006) The molecular genetics of domestication Cell 127: 1309-1321 Domestication du maïs • Composés majeurs • protéines • amidon • lipides • phytate…. Website Gerhard Leubner Lab - University Freiburg, Germany • Biotechnologies • augmenter • modifier • éliminer • fabriquer…. Thomas Burr Osborne Classification des protéines de graines: 1924 Jacopo Bartolomeo Beccari Découverte du gluten: 1742

6. 2-2) Caractéristiques uniques de biosynthèse Molécules utiles pour la santé Molécules essentielles pour l’alimentation • Acides aminés essentiels • Méthionine, acides aminés branchés…. • Ravanel S, Gakière B, Job D, Douce R (1998) • The specific features of methionine biosynthesis and metabolism in plants. • Proc Natl Acad Sci U S A. 95: 7805-7812 • Vitamines • Biotine, thiamine, folate…. • Alban C, Job D, Douce R (2000) • Biotin metabolism in plants. • Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 51: 17-47 Yew Taxol Surh YJ (2003) Cancer chemoprevention with dietary phytochemicals. Nature Reviews Cancer 3: 768-780 Guenard D, Guerittevoegelein F, Potier P (1993) TAXOL and TAXOTERE - Discovery, Chemistry, and Structure-Activity Relationships. Accounts of Chemical Research 26 : 160-167

7. 3) Importance économique La France occupe une position stratégique dans le monde Chiffres clés En juillet 2007, la France est le premier producteur européen et le troisième exportateur mondial de semences et plants Progression du commerce extérieur / 2006 : + 13% (317 M € = 20% de l’excédent commercial des produits agricoles) Millions d’euros

8. Académie d’agriculture de France AGRICULTURE – ALIMENTATION – ENVIRONNEMENT GRAINES Les quatre exposés de la séance 25 mars 2008

9. 1) Une approche de biologie intégrative Ecophysiologie de la croissance des graines Nathalie Munier-Jolain Directeur de recherche INRA UMR Génétique et écophysiologie des légumineuses, INRA, Dijon Buts Elaborer des modèles écophysiologiques prédictifs de la réponse des plantes aux contraintes fluctuantes de leur environnement physique: impact sur le rendement et la qualité Utiliser ces modèles pour la conception d’idéotypes variétaux, c'est-à-dire prédire (modéliser in silico) le génotype idéal correspondant à un ensemble de contraintes environnementales donné

10. 2) Une approche moléculaire de la maturation des graines Physiologie de la maturation des graines Sébastien Baud Chargé de recherche CNRS UMR INRA/INA PG, Biologie des semences, INRA, Versailles Buts Utiliser la plante de référence Arabidopsis thaliana pour l’élucidation des contrôles génétiques du développement et de la maturation de la graine, notamment de l’accumulation des lipides de réserve (triglycérides) Caractériser les facteurs de transcription régulant ces mécanismes

11. 3) Un approche moléculaire de la longévité et de la vigueur des graines Survie à l’état sec et germination des graines Loïc Rajjou Maître de conférences AgroParisTech UFR Physiologie végétale, UMR 204 INRA/AgroParisTech, Paris Buts Utiliser la plante de référence Arabidopsis thaliana pour l’élucidation des mécanismes contribuant à l’exceptionnelle longévité des graines Comprendre les mécanismes moléculaires et les régulations hormonales régissant le redémarrage du métabolisme lors de la germination

12. 4) Uneapprochegénétique et génomique de la qualité Amélioration des caractéristiques nutritionnelles des graines Nathalie Nesi Chargée de recherche INRA UMR118 INRA - Agrocampus Rennes - Université de Rennes 1 Buts Utilisation de la génétique et de la génomique pour l’amélioration de la qualité de l’huile des graines de colza Valoriser les tourteaux par élimination de composés limitant leur digestibilité (e.g., tannins, fibres)