Agroécologie Temps de lecture 5 min
Innovation variétale chez le pois : mise au point d'une méthode d’édition du génome
Les légumineuses sont importantes pour l’alimentation humaine et animale, constituant une excellente source de protéines végétales. De plus, leur culture présente des avantages environnementaux et agronomiques. Le pois, en particulier, est la première légumineuse cultivée en France, mais le développement de sa culture fait face à plusieurs défis. Pour les relever, l’institut développe des recherches et des outils permettant de mieux connaître le fonctionnement de cette espèce et d’identifier des gènes d'intérêt. Il vise également à accélérer l'innovation variétale. En particulier, l’édition du génome peut contribuer à ces objectifs, en permettant la validation des gènes en recherche. Il pourrait être un outil complémentaire intéressant pour l’amélioration du pois, mais, jusqu’à présent, l’édition de cette espèce dite récalcitrante était difficile. Des équipes du centre INRAE Ȋle-de-France-Versailles-Saclay ont mis au point un protocole d’édition permettant de lever cet important verrou pour la recherche et la création variétale.
Publié le 02 juin 2025
Source essentielle de protéines pour la nutrition humaine et animale, le pois est l'une des légumineuses à graines les plus importantes au monde. Sa culture présente de nombreux intérêts agronomiques — tels que l'enrichissement des sols en azote, la réduction de l'utilisation d'intrants ou sa bonne intégration dans les rotations céréalières qui permettent la diversification et le mélange des cultures. Cette culture a un rôle clé à jouer dans la transition alimentaire et agroécologique. Cependant, l'amélioration de cette culture, en particulier pour la résistance aux maladies, est nécessaire et attendue par la filière. L’amélioration variétale peut être accélérée par les nouvelles technologies, telles que l’édition du génome, mais la facilité d’édition diffère entre les espèces. La famille des légumineuses, à laquelle appartient le pois, est une famille chez laquelle l’édition rencontre un verrou lors d’une étape clef : la régénération des plantes. L’innovation variétale via l'utilisation des nouvelles technologies se trouvait, jusqu'à aujourd'hui, limitée chez cette espèce.
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Arguments de poisLes légumineuses comme le pois et la féverole fournissent un capital de solutions pour les transitions alimentaire et agroécologique. Pour développer leur culture en France et en Europe, il faut disposer de variétés aptes à une production régulière et de qualité dans différentes conditions. Le projet PeaMUST, mené par INRAE, a construit les outils génomiques et prédictifs pour pouvoir sélectionner ces variétés.
Le génome du petit pois a été assemblé pour la première fois en 2019. Des études, notamment menées à INRAE, ont permis l’identification de gènes associés à des caractères agronomiques d’intérêt, tels que la résistance à des maladies ou ravageurs, ou la qualité nutritionnelle. Cependant, il n'était jusqu’alors pas possible d'éditer de manière ciblée le génome du pois, et ainsi d’obtenir rapidement des plantes éditées pour l’analyse fonctionnelle des gènes ou la création potentielle de nouvelles variétés présentant des caractères agronomiques d'intérêt, notamment via l’utilisation de la technologie d’édition du génome par CRISPR-Cas9. Outil complémentaire aux outils existants en matière d’amélioration des plantes, l’édition du génome pour la recherche contribue à identifier plus rapidement les fonctions des plantes en vue d'apporter des réponses aux défis agricoles et environnementaux actuels.
Mise au point d'un protocole de transformation du pois
Des équipes de l’Institut Jean-Pierre Bourgin (centre INRAE Ȋle-de-France Versailles-Saclay) ont développé un nouveau protocole d’édition du pois. Ce protocole a été testé et validé par les équipes de l'unité IGEPP (centre INRAE Bretagne-Normandie). Ce protocole, développé grâce au projet TYPEX dans le cadre du PEPR Sélection variétale avancée (SVA), a conduit à l’obtention rapide de plantes éditées sans gène étranger. Il a permis de produire des variants par CRISPR-Cas9 pour plusieurs gènes.
La stratégie utilisée a été l’édition du gène TENDRIL-LESS (TL), dont la mutation génère un phénotype facilement observable par le changement des vrilles du pois en folioles1. Une efficacité d’édition de 100 % a été obtenue. En combinant cette approche à une stratégie de greffage, cette méthode a permis de s’affranchir des difficultés de régénération de racines, un obstacle majeur chez le pois. Ce procédé a permis d’obtenir des lignées stables et non transgéniques rapidement.
Édition du génome
L’édition du génome est aujourd’hui employée dans les laboratoires publics et privés du monde entier travaillant sur les plantes pour deux finalités : la connaissance de la fonction des gènes (finalité recherche) et l’obtention de caractères nouveaux ou améliorés (finalité amélioration des plantes). À INRAE, on utilise cette technique de ciseaux moléculaires en recherche pour acquérir de nouvelles connaissances sur le fonctionnement des plantes, leurs résistances aux maladies, leurs réponses aux facteurs climatiques et nutritifs, ou encore leur fonction pour rendre des services environnementaux et des services de production. Nous évaluons aussi la contribution potentielle de l’édition du génome à l’adaptation de l’agriculture au changement climatique et à assurer la transition agroécologique de nos systèmes agroalimentaires grâce au programme SVA.
Le PEPR Sélection variétale avancée (SVA)
L'adaptation des systèmes de production au changement climatique dans un contexte de transition agroécologique conduit à repenser les systèmes pour des systèmes de cultures diversifiés favorisant les régulations biologiques, la biodiversité pour une plus grande stabilité de la production, une meilleure résilience au changement climatique et un effet bénéfique sur l’environnement et la santé humaine. Dans ce contexte, la contribution de la sélection végétale, en combinaison avec les pratiques agronomiques, est un levier essentiel.
Le programme prioritaire de recherche SVA accompagne les transitions agroécologiques en rendant accessible rapidement une plus large gamme de variétés de plantes répondant aux conditions actuelles et futures pour faire face à l'urgence des défis qui se posent à l'agriculture (réduction de l'usage des pesticides, accès limité aux ressources naturelles, dérèglement climatique). Le programme SVA se focalise sur l'évaluation de la contribution potentielle de l'édition des génomes comme outil de sélection, en excluant la transgénèse et en complément d’autres approches existantes en amélioration des plantes.
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Un outil d'innovation variétale
La mise au point de ce protocole marque une percée dans l’édition du pois et des espèces récalcitrantes à cette technique. Ces approches permettront l’analyse fonctionnelle de gènes candidats et ouvrent la voie à l’accélération de la création variétale chez le pois pour les sélectionneurs, notamment en ciblant, par exemple, des gènes contrôlant l’architecture des plantes, ou des gènes de résistance aux maladies pour améliorer le rendement ou pour limiter l’usage des pesticides.
Référence :
Soulard C., Monfort M., Pillot J.-P. et al. (2025). Efficient and heritable gene editing through CRISPR-Cas9 in Pisum sativum. Plant Biotechnol. J., https://doi.org/10.1111/pbi.70091
Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet TYPEX du PEPR Sélection végétale avancée, qui bénéficie d'un financement de l'ANR dans le cadre du programme France 2030.
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1 Foliole : (du latin foliolum, "petite feuille") pièce foliaire constituant une des parties du limbe d'une feuille composée