Méthodologie de sélection variétale et matériel végétal afférent

Cette thématique est portée au sein de l’équipe Génétique et Amélioration de la Vigne (GAV) de l’UMR SVQV par Komlan AVIA.

Objectifs

La viticulture en France et en Europe a une importance capitale en raison de son poids culturel et économique comme poste majeur d’exportation du secteur agroalimentaire. Cette production doit cependant aujourd’hui faire face non seulement à une concurrence accrue de la part des autres pays producteurs, mais également s’adapter de manière rapide aux conditions de changement climatique et à une pression sociétale et réglementaire de plus en plus forte pour une réduction importante de l’utilisation de produits phytosanitaires. Ces produits sont massivement utilisés pour lutter contre les nombreuses maladies qui s’attaquent à la vigne, principalement le mildiou et l’oïdium, faisant de la viticulture une des cultures le plus consommatrices de produits phytosanitaires. Dans ce contexte, la création de nouvelles variétés de vigne résistantes aux maladies cryptogamiques constitue une voie majeure pour répondre aux défis de la filière et atteindre les objectifs des ambitions européennes du Pacte Vert, décliné en plan national Ecophyto.

L'UMR SVQV s’est engagée dès 2000 dans un programme d’innovation variétale (appelé INRAE-ResDur), utilisant l’hybridation conventionnelle et des techniques modernes de sélection comme la sélection assistée par marqueurs (SAM) afin de créer des variétés répondant aux nouvelles attentes de la viticulture. Depuis plus récemment une implémentation de nouvelles méthodologies de sélection basées sur des données génomique ou multi-omiques est également en cours. L’objectif finalisé est l’inscription au catalogue de variétés possédant des résistances polygéniques aux principales maladies telles que mildiou et oïdium, une résilience à des stress dits abiotiques (stress hydrique, gel de printemps, etc) de plus en plus impactants pour la profession, et dans le même temps produisant des vins de qualité commerciale.

Approches et moyens mis en œuvre

1 INRAE-ResDur : sélection phénotypique conventionnelle couplée à la SAM

La sélection des nouvelles variétés dans le cadre du programme INRAE-ResDur se déroule en trois temps et nécessite une quinzaine d'années (Figure 1). Une première étape (Sélection Précoce), qui consiste à identifier les individus dotés d'une architecture polygénique de résistances ciblées, est réalisée en serres sur les jeunes plants de semis. La deuxième étape (Sélection Intermédiaire) sert à renseigner les niveaux de résistance, les principaux traits de production et le profil organoleptique des vins. Elle a lieu au vignoble et met à contribution les Unité Expérimentales Viticoles d’INRAE. La troisième et dernière étape (Sélection Finale) répond à une disposition réglementaire et permet d'établir la Valeur Agronomique, Technologique et Environnementale (VATE) des variétés candidates à l'inscription au catalogue.

Pour accompagner le changement d’échelle requis pour le développement des variétés résistantes d’obtentions INRAE tout en sécurisant leur déploiement, un projet industriel soutenu BPIFrance a récemment été financé. Appelé InnoVitiPlant, ce projet s’appuie sur un consortium coordonné par Agri-Obtentions et structuré autour de 3 unités INRAE (UMR SVQV, UMR SAVE et UMR EGFV) et l’IFV. A travers la combinaison des compétences rassemblées, ce projet aborde (i) la durabilité de la solution génétique via la diversification des pyramidages et (ii) la mise en place d’un outil d’épidémiosurveillance et d’acquisition de références agro œnologiques, (iii) en mobilisant le levier porte-greffe pour adapter les vignobles résistants au changement climatique et enfin (iv) en permettant l’adaptation de l’outil de production de plants pour accélérer la mise à disposition des innovations dans les vignobles. La coordination scientifique et technique pour INRAE est assurée par Guillaume Arnold de l’équipe GAV.

Figure 1 : Schéma de sélection de vignes utilisé dans le programme INRAE-ResDur

2 Programmes régionaux de création variétale

Dans le sillage du programme INRAE-ResDur, la filière viticole française a montré un fort intérêt pour le principe de création variétale, intérêt qui s’est traduit par le lancement d’une douzaine de programmes régionaux de création de nouvelles variétés de vigne résistantes principalement au mildiou et à l’oïdium, avec un accent particulier portant sur la typicité régionale des vins (Figure 2). Ainsi à partir de croisements entre géniteurs élites INRAE ou IFV et les cépages emblématiques des différentes régions, des dizaines de génotypes ont été obtenus et sont actuellement en cours d’évaluation afin de sélectionner de futures variétés résistantes typiques de chaque région. Ces programmes ont fait l’objet d’accords tripartites INRAE-IFV-Interprofession. L’UMR SVQV a en outre coordonné un projet PNDV appelé VitisExplorer (2022-2023) visant à structurer les données agronomiques et œnologiques de l’ensemble des programmes régionaux de création variétale (https://observatoire.plan-deperissement-vigne.fr/vitis-explorer/app/).

Figure 2 : Programmes régionaux pour la création de nouvelles variétés de vigne résistantes aux maladies cryptogamiques avec une typicité régionale des vins.

3 Optimisation de la méthodologie de sélection

Malgré le succès du programme INRAE-ResDur porté par l’UMR SVQV, le cycle de sélection des nouvelles variétés, qui dure une quinzaine d’années, constitue un frein à un développement et à une diversification rapide des variétés résistantes. Par ailleurs, outre la résistance aux maladies, de nouveaux idéotypes de vigne avec des aptitudes culturales et œnologiques spécifiques à différents contextes de production, prenant notamment en compte les effets du changement climatique, doivent être définis. Les caractères intervenant dans la définition de ces idéotypes ont souvent une architecture génétique complexe que la sélection assistée par marqueur est incapable de prendre en compte. L’essor actuel de l’utilisation de modèles de prédiction en agriculture offre une opportunité pour définir et optimiser de nouveaux modèles faisant évoluer les schémas de sélection actuels. Les futurs schémas de sélection devraient donc intégrer de nouvelles approches basées sur l’utilisation de la génomique ou de plusieurs sources de données omiques.

Pour cela, d’une part, une thèse en cours dans l’équipe GAV par Clémentine Borrelli exploite tout le matériel végétal créé dans le cadre du programme INRAE-ResDur (plus de 1100 génotypes implantés au vignoble avec des données phénotypiques pluriannuelles et multisites) pour mettre au point et optimiser des modèles de sélection génomique et phénomique et comparer leur efficacité à celle de la sélection phénotypique conventionnelle menée dans le cadre du programme ResDur.

D’autre part, un projet ANR Ecophyto Maturation appelé SelGenVit (2020-2024) a permis de constituer et d’installer sur plusieurs sites en France, une population de référence pour les prédictions multi-omiques. Ce panel de référence permettra de mettre au point des modèles de prédiction et de les valider sur le matériel produit dans le cadre des programmes régionaux de création variétale. L’objectif ultime est d’arriver à mieux sélectionner et rapidement de futures variétés quels que soient les idéotypes définis (Figure 3).

Figure 3 : Intégration de la sélection génomique au schéma de création variétale chez la vigne

4 Méthodologie de phénotypage des caractères agronomiques

Dans un contexte où le coût de séquençage / génotypage a baissé de façon substantielle, le phénotypage, élément clé de l’analyse du déterminisme génétique des caractères pour l’innovation variétale, reste coûteux, consommateur de temps et de main d’œuvre. Avec l’essor de l’intelligence artificielle et modèles de prédiction qui nécessitent de grands jeux de données, il est important de repenser notre méthodologie de phénotypage. Nous travaillons sur l’implémentation et l’optimisation de nouveaux moyens de phénotypage haut débit à partir de capteurs (LIDAR, caméras RGB ou multispectrales, spectroscopie etc.) notamment embarqués pour une utilisation au vignoble (exemple : PhénoVigne, Figure 4). Éric Duchêne de l’équipe GAV coordonne les travaux sur cette sous-thématique.

Figure 4 : PhénoVigne pour du phénotypage haut-débit au vignoble

Personnel, équipe GAV

• Anne ALAIS
• Guillaume ARNOLD
• Komlan AVIA
• Clémentine BORRELLI
• Éric DUCHÊNE
• Nathalie JAEGLI
• Vincent DUMAS
• Raymond MASSON
• Christine ONIMUS
• Emilce PRADO
• Aurélie UMAR-FARUK

Sources de financement

Pour mener ces travaux de recherche, l’équipe GAV a bénéficié de financements de FranceAgriMer, d’INRAE dans le cadre de l’Innovation variétale, de l’ANR, de BPIFrance et d’Horizon Europe.

Soutien d’Agri-Obtention et de l’IFV pour l’inscription des nouvelles variétés sous la double marque ENTAV-INRA.

Résultats

Publications

• Avia, K & Le Cunff L. (2024). Innovation variétale en viticulture : les enjeux et perspectives pour la filière. Revue des Œnologues n° 191 (Avril 2024), pp 11 à 13.
• Chedid E., Avia K., Dumas V., Ley L., Reibel N., Butterlin G., Soma M.,Lopez-Lozano, R., Baret F., Merdinoglu D. & Duchêne, É. (2023). LiDAR Is Effective in Characterizing Vine Growth and Detecting Associated Genetic Loci. Plant Phenomics, 5, 0116. https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0116
• Avia K., Schneider C., Onimus C., Arnold G., Dumas V., Umar-Faruk A., Butterlin G., Dorne M.-A., Alais A., Jaegli N., Lacombe M.-C., Piron M.-C., Prado E., Wiedemann-Merdinoglu S., Mestre P., Duchêne É., Merdinoglu D. (2023). The French grapevine breeding program ResDur: state of the art and perspectives. IVES Conference Series. https://hal.inrae.fr/hal-04231604
• Trapp O., Avia K., Eibach R., Töpfer R. (2023). How to deal with the Green Deal – Resistant grapevine varieties to reduce the use of pesticides in the EU. IVES Conference Series. https://hal.inrae.fr/hal-04231667
• Schneider C., Onimus C., Prado E., Dumas V., Wiedemann-Merdinoglu S., Dorne M-A, Lacombe M-C, Piron M-C, Umar-Faruk A., Duchêne É., Mestre P. & Merdinoglu D. (2018). Grapevine, breeding, resistance, marker-assisted selection, pyramiding, durability. 10.17660/ActaHortic.2019.1248.30

Variétés de vigne résistantes

Dix nouvelles variétés Vitis vinifera à résistance polygénique au mildiou et à l’oïdium issues du programme INRAE-ResDur inscrites au catalogue officiel des variétés de vigne.

Accédez aux fiches des variétés INRAE-ResDur inscrites au catalogue officiel des variétés :