Comment les ordinateurs sont utilisés pour pirater les raisins
C’est un spectacle familier dans les universités et les instituts d’œnologie du pays: des rangées de vignes qui représentent des années de travail, chacune avec l’espoir de changer l’industrie du vin pour le mieux.
À première vue, il ne semble pas que les techniques d’élevage du raisin aient beaucoup changé au cours des siècles. Les éleveurs fertilisent une vigne avec le pollen d'une autre, dans l'espoir de créer une progéniture qui résistera aux maladies et produira des raisins de qualité.
Mais en coulisse, la recherche sur la sélection du raisin s'appuie de plus en plus sur des ordinateurs qui analysent les données génétiques. L'espoir est que cela augmentera le rythme de développement de nouveaux cépages et assurera la vitalité de l'industrie vinicole.
«J'utilise l'analogie de 23andme lorsque j'essaie d'expliquer ce que nous faisons», déclare le Dr Dario Cantu, professeur agrégé de viticulture et d'œnologie à Université de Californie, Davis. «Toutes ces entreprises qui donnent votre ascendance et votre probabilité de tomber malade de certaines maladies - je pense que c'est ce que nous faisons, en utilisant des outils similaires à ces entreprises pour comprendre rapidement les gènes des raisins italiens.»
Le Dr Cantu utilise des ordinateurs pour analyser la constitution génétique des cultivars de raisin de cuve afin de comprendre les différences responsables de diverses caractéristiques. Les sélectionneurs peuvent alors tenter de combiner les caractères souhaitables pour créer des variétés originales qui peuvent être plus résistantes aux maladies et à la sécheresse, et offrir de nouvelles saveurs uniques.
La science peut-elle sauver nos vins préférés? «Je ne suis pas moi-même éleveur», déclare le Dr Cantu. «Je collabore avec Andy Walker [un membre du corps professoral de l'UC-Davis]. C’est l’éleveur. Nous nous complétons dans le sens où il est l’éleveur traditionnel et moi, l’ordinateur, je l’aide donc à comprendre la génétique de certains des traits qui l’intéressent.
«Donc, ce que fait Andy, c'est filtrer les populations naturelles de raisins sauvages pour la résistance aux maladies - à l'oïdium, etc. - et ensuite il essaie d'introduire ces caractères dans les variétés cultivées. Je l'aide à comprendre la base génétique de ces traits.
Faire du raisin à l'ancienne
Traditionnellement, un sélectionneur sélectionnerait deux plantes mères avec des traits ou des phénotypes souhaitables. Par exemple, un parent peut avoir de gros raisins, mais une mauvaise tolérance aux maladies, tandis que l'autre peut avoir des raisins plus petits, mais être résistant à l'oïdium. Dans ce cas, en croisant ces plantes, les sélectionneurs rechercheraient une progéniture possédant les caractéristiques souhaitables de grandes baies et de résistance aux maladies.
Une fois que l'éleveur a utilisé le pollen du parent mâle pour fertiliser le parent femelle, les graines résultantes sont plantées. Il faudra quatre à six ans pour que les plantes portent leurs fruits et soient évaluées.
Le piège? Il n’est pas garanti qu’aucun des descendants héritera du trait souhaité. Potentiellement, des années de travail pourraient littéralement s'avérer infructueuses.
Dr Lance Cadle-Davidson (debout) et Dr Avi Karn, analysant des données génétiques à grande échelle pour des traits de raisin favorables
Donner à la nature une mise à niveau
La sélection assistée par marqueurs est une façon dont les ordinateurs sont utilisés dans la recherche sur le raisin, une partie centrale de la Projet VitisGen2 . Cette méthode utilise des données ADN pour aider les sélectionneurs à choisir les plants de raisin à conserver. L'objectif est de développer des plantes avec des raisins plus savoureux, plus résistants aux maladies et aux ravageurs.
«Dans les programmes de sélection de la vigne, nous avons tellement de données», déclare le Dr Avinash Karn, chercheur postdoctoral associé en biologie computationnelle et génétique quantitative à L'Université de Cornell . «Il existe des données génétiques, qui comprennent des données de séquençage de l’ADN et des données phénotypiques. Les données phénotypiques peuvent être [des traits physiques comme] la résistance aux maladies, la qualité des fruits ou des adaptations comme la tolérance au froid. '
Karn affirme qu'une puissance de calcul élevée est cruciale pour analyser le volume impressionnant d'informations générées par un programme comme VitisGen2.
La sélection assistée par marqueurs vise à rationaliser le processus de sélection. Premièrement, les chercheurs collectent des données phénotypiques et génétiques pour des vignes spécifiques. Les informations sont mises dans une base de données et les chercheurs utilisent des outils pour déterminer quelle séquence génétique, ou marqueur, est associée à un trait particulier. Ensuite, en recherchant ce marqueur dans l’ADN d’une plante, ils peuvent déterminer si elle possède la qualité souhaitée.
Pourquoi les raisins hybrides comptent Karn compare le processus à parcourir un livre et à rechercher quelques mots clés au lieu de lire tout le texte.
Une fois le caractère recherché identifié, les sélectionneurs font un croisement en utilisant des techniques conventionnelles et plantent les graines obtenues. Au lieu d'attendre plusieurs années jusqu'à ce que la vigne porte ses fruits, les éleveurs peuvent voir si les vignes portent le gène souhaité en quelques mois.
Une fois que les semis sont âgés de quelques mois, le tissu foliaire peut être analysé pour voir si la plante a hérité d'un marqueur ADN particulier. Si c'est le cas, l'éleveur peut continuer à cultiver la vigne. Sinon, il peut être jeté.
«[La sélection assistée par marqueurs] aidera l'éleveur à gagner du temps, de l'argent et de l'espace», déclare Karn. 'C'est la grande différence, en utilisant toutes ces informations et en les analysant, par rapport à toute méthode [d'élevage] conventionnelle.'
Que réserve l'avenir?
Comment la sélection assistée par ordinateur affectera-t-elle les consommateurs de vin? Karn affirme que des vignes résistantes aux maladies ou mieux adaptées à un climat changeant garantiront aux vignerons les raisins dont ils ont besoin pour répondre à la demande croissante des consommateurs.
«Je dirais que le travail que nous faisons va certainement aider les éleveurs [de raisin], en économisant du temps et de l'argent et [en les aidant à] prendre des décisions plus efficaces», déclare Karn. «Ils seront en mesure de fournir un meilleur produit, ce qui contribuera à produire un vin de meilleure qualité.»
La vérité derrière vos vins préférés Le Dr Cantu dit qu’en plus du développement de nouveaux cépages, il est important de comprendre le matériel génétique des cultivars existants, mais moins connus.
«Nous parlons beaucoup de la façon dont le changement climatique va ruiner la viticulture et la vinification, mais nous pouvons explorer les cultivars disponibles», dit-il. «Il y en a des milliers là-bas. Il y en a [certains] qui ont été adaptés pour être cultivés dans des climats très chauds et secs, comme le sud de l'Italie ou le sud de l'Espagne. Ils sont bien mieux adaptés à l’environnement auquel nous sommes actuellement confrontés, et peut-être même davantage à celui auquel nous serons confrontés à l’avenir.
«Ce que nous trouvons sur nos étagères aura des noms et des étiquettes différents. Mais c'est peut-être encore mieux que ce que nous avons actuellement.
