Nous avons étudié comment les pratiques paysannes contribuent à la dynamique et la structuration de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative, l'igname (Dioscorea sp.) au Bénin. Dans un premier temps, nous avons montré la diploïdie des espèces étudiées (D. rotundata, D. abyssinica et D. praehensilis). Nous avons mis en évidence des flux de gènes entre les compartiments sauvage (D. abyssinica et D. praehensilis) et cultivé (D. rotundata). Tout d'abord, nous avons montré l'existence et la viabilité d'hybrides interspécifiques. Puis, nous avons montré qu'à travers la pratique de l'ennoblissement, certains paysans créent de nouvelles variétés à partir d'individus sauvages, d'hybrides interspécifiques et probablement à partir d'hybrides inter-variétaux. Les paysans utilisent donc la reproduction sexuée des ignames sauvages et cultivées et participent ainsi à maintenir les processus évolutifs chez cette plante à multiplication végétative. Nous avons ensuite analysé la diversité du compartiment cultivé et son organisation à l'échelle d'un village. Nos résultats suggèrent que les variétés d'ignames ont été créées à partir de produits de reproduction sexuée. Les variétés sont polyclonales mais homogènes génétiquement. En effet, cette diversité s'interprète comme des mutants dérivant d'un même génotype. Enfin, les agriculteurs cultivent les mêmes groupes de variétés et échangent des tubercules entre eux, ce qui conduit à une absence de différenciation entre les pools génétiques cultivés par les différents paysans.

Nous avons étudié les phénomènes de polyploïdisation chez l'igname Dioscorea alata qui comprend trois cytotypes diploïde (2n=40), triploïde (2n=60) et tétraploïde (2n=80) en vue d'optimiser les stratégies de production d'hybrides polyploïdes. Chez ce complexe polyploïde l'augmentation de la ploïdie est corrélée avec une augmentation de la vigueur et des rendements plus élevés et plus stables. Dans un premier temps nous avons démontré l'autotétraploïdie des variétés tétraploïdes à l'aide de trois approches différentes: des analyses d'hérédité de marqueurs microsatellites, l'observation de phénomènes de double réduction et l'étude des méioses des cellules mères de pollen. Nous avons ensuite déterminé quels sont les mécanismes les plus probables à l'origine des polyploïdes naturels via l'étude de la transmission de l'hétérozygotie parentale à l'aide de microsatellites et par l'étude des incompatibilités au niveau de l'albumen lors de différents croisements intracytotypes et intercytotypes en utilisant la cytométrie en flux. Les résultats obtenus montrent que les polyploïdes de D. alata seraient apparus via la formation de gamètes non réduits de clones diploïdes. Le pool triploïde se serait édifié et diversifié uniquement par voie femelle, du fait de la non viabilité des croisements intercytotypes et de la stérilité des femelles et mâles triploïdes. Le pool tétraploïde serait apparu par union de deux gamètes non réduits de clones diploïdes (polyploidisation sexuelle bilatérale). Par la suite ce pool aurait été diversifié via des croisements intercy / We studied polyploidisation phenomena in the yam Dioscorea alata that includes three cytotypes -diploid (2n=40), triploid (2n=60) and tetraploid (2n=80) -in order to optimise polyploid hybrid production strategies. In this complex polyploid, the increase in ploidy is correlated with an increase in vigour and higher and more stable yields. We first showed the autotetraploidy of tetraploid varieties using three different approaches: heredity analyses of microsatellite markers, the observation of double reduction phenomena, and the study of meiosis of pollen mother cells. We then determined the mechanisms most likely to be at the origin of natural polyploids through the study of the transmission of parental heterozygoty using microsatellites and the study of incompatibilities at the endosperm level at the time of different intracytotypic and intercytotypic crosses using flow cytometry. The results obtained reveal that the polyploids of D. alata probably appeared through the formation of non-reduced gametes of diploid clones. The triploid pool would then have been constituted and diversified through the female pathway as a result of the non-viability of intercytotypic crosses and the sterility of female and male triploids. The tetraploid pool would have appeared as a result of the union of two non-reduced gametes of diploid clones (bilateral sexual polyploidisation). This pool would then have diversified through intercytotypic crosses with the formation of 2n gamètes through both the female and the male pathway, as well as by intracytotypic crosses within the 4X pool.

Les Dioscorea cultivées, dont la reproduction sexuée est aléatoire, sont multipliées essentiellement par voie végétative, ce qui entraîne la dissémination dagents pathogènes dans les plantations, provoquant une baisse de rendement et de qualité des récoltes. Dans ces conditions, les besoins en semences sont rarement comblés et les possibilités dextension de la culture restent limitées. En effet, devant une demande quantitative toujours croissante et qualitative de plus en plus restrictive, les techniques classiques encore employées aussi bien pour la multiplication que pour lamélioration de la production des végétaux sont relativement lentes. En revanche, les opportunités offertes par les cultures de tissus peuvent remédier efficacement aux insuffisances et offrir des améliorations irréalisables par les autres méthodes. La multiplication en alternance par bourgeonnement axillaire à partir de nuds pendant 28 semaines et par mise en germination des microtubercules découpés pendant 16 semaines peut remédier à cette situation. Plusieurs facteurs peuvent avoir un impact sur lefficacité de cette approche: la présence ou labsence de régulateurs de croissance, la teneur en saccharose ou en éléments minéraux du milieu de culture. Dans le cadre de cette étude, les tests réalisés ont montré une formation plus précoce du tubercule en présence de polyamines et dacide jasmonique. Si les teneurs en polyamines endogènes et leur métabolisme sont significativement affectés par les polyamines exogènes, les modifications des teneurs en polyamines endogènes, quant à elles, ne peuvent être directement corrélées avec la formation du tubercule. Un retard dans la formation des tubercules lors dune réduction de la teneur en sucre du milieu de culture a aussi été constaté. Ce retard dans nest pas lié à une réduction de losmolarité du milieu de culture, comme nous avons pu le montrer en remplaçant partiellement le saccharose par du sorbitol. La putrescine et ses précurseurs larginine et lornithine favorisent aussi le développement des tubercules, ceux- ci sont plus longs et plus lourds lorsque ces composés sont ajoutés au milieu de culture à faible concentration. Une augmentation de la teneur endogène en putrescine et en auxine a été observée dans ces conditions. Laddition dacide jasmonique a un effet similaire. Une réduction du développement des tubercules est, par contre, observée en présence dune teneur en saccharose réduite. La réduction de la teneur en sucre dans le milieu de tubérisation a aussi un effet négatif sur la germination ultérieure des microtubercules. Pour pouvoir utiliser les microtubercules comme semences, il faut être assuré dun taux de germination élevé et dun stockage possible. Les microtubercules récoltés après 9 mois de culture et transférés sur un nouveau milieu sans régulateur de croissance germent très rapidement. Aucune dormance nest observée. Les microtubercules peuvent aussi être stockés pendant au moins 18 semaines. Les meilleures conditions pour une germination élevée sont une conservation à lobscurité, sous ± 50% dhumidité relative et à 25°C. Une période de dormance secondaire sinstalle une fois le stockage en cours qui varie entre 20 et 28 semaines respectivement pour les microtubercules les plus rapides et les plus lents. Seuls les tubercules de taille supérieure à 350 mm devront être utilisés pour la germination in vitro ou ex vitro.

L’agrobiodiversité s'étudie au niveau génotypique mais également au niveau de l'expression chimique de ce génotype, le chimiotype. Les plantes à racines et tubercules tropicales (manioc, patate douce, ignames et taros) sont multipliées par voie asexuée et les bases génétiques sont bien souvent étroites chez les cultivars traditionnels. Malgré les faibles diversités génétiques révélées à l'aide de marqueurs ADN, les chimiotypes sont très variables et leur étude est riche d’informations. Ces cultures vivrières, plantes amylacées mais aussi sources de molécules intéressantes pour les industries alimentaire et pharmaceutique, tiennent un rôle déterminant dans la garantie de la sécurité alimentaire des pays du Sud. Dans cette optique, leur amélioration génétique par voie conventionnelle est une contribution majeure aux enjeux actuels. De nombreux efforts restent néanmoins à réaliser pour analyser, compiler et disséminer les informations liées à la diversité des compositions et teneurs de plantes qui restent sous-utilisées ou non appréciées à leur juste valeur. La biofortification qui vise une amélioration des propriétés nutritionnelles de ces plantes, présente de nombreux avantages dont le principal est de ne pas modifier les comportements alimentaires tout en permettant une meilleure adaptation environnementale des nouveaux génotypes. Leur amélioration passe par une sélection des parents basée sur leurs valeurs propres et le criblage de grands nombres d'individus hybrides. Le processus est long et fastidieux. L’élaboration de nouveaux outils permettant une optimisation de cette tâche est donc nécessaire. L'analyse d'échantillons représentatifs de la variabilité chimiotypique des collections du Vanouatou, un archipel Mélanésien abritant une riche agrobiodiversité, a permis d'étudier les relations entre composés majeurs, métabolites secondaire et préférences alimentaires locales. Les corrélations mises en évidence permettent d'apporter des éléments utiles à la compréhension du processus de sélection traditionnelle. L’identification des préférences visées par ce processus aident à comprendre les goûts et les attentes des consommateurs, et donc à mieux définir les idéotypes ciblés par les programmes d'amélioration. Ce travail a permis un premier criblage chimiotypique d'un grand nombre de cultivars appartenant aux deux espèces majeures, le taro (Colocasia esculenta) et la grande igname (Dioscorea alata). L'étude des caroténoïdes et des anthocyanes a permis d’identifier un certain nombre de cultivars comme parents potentiellement intéressants pour la biofortification mais aussi pour l'exploitation commerciale directe des clones. La caractérisation des hybrides, obtenus par panmixie et pollinisations libres au cours de cycles de sélection récurrente, indique que des gains importants sont obtenus pour des composés et métabolites essentiels. Les avancées réalisées dans le cadre de ce travail, et leurs conséquences pour les programmes d'amélioration génétique en cours, sont discutées. Les perspectives de mise au point de nouveaux outils de criblage et de nouvelles méthodes de caractérisation qui permettront in fine une meilleure approche de la biofortification de ces cultures vivrières, sont aussi envisagées / Agronomic selection generates and maintains agrobiodiversity which can be regarded as an essential resource. To describe phenotypic diversity, genotypes as well as their chemical expression, chemotypes, have been widely used. Tropical root and tuber crops are vegetatively propagated and their genetic bases are often narrow. Therefore, unveiling the impressive phenotypic diversity is still rather difficult through genotyping alone, whereas chemotype studies are very informative. Tropical root crops are staples and represent a good source of compounds related to health benefits and used in food and pharmaceutical industries. Those crops have key-roles to play in food security for developing countries and so plant breeding cannot be neglected. Biofortification is effective and does not imply change of dietary behaviours. Analysing, computing and compiling data bases for chemical data on diversity of neglected crops are still needed. Biofortification involving mass selection and profiling of numerous accessions is, however, time-consuming. Thus, efficient protocols and tools facilitating this process are required. Chemotypic variability within Vanuatu germplasm was characterised through core samples from different species and relationships between primary compounds, secondary metetabolites and local preferences have been studied. Useful correlations were shown, thus clarifying traditional selection process. This process has permitted the definition of ideotypes that will be interesting for the management of breeding programmes. At least for the two most important species in Vanuatu - taro Colocasia esculenta and the greater yam - Dioscorea alata -our work is the first broad screening of germplasm. The study of carotenoid and anthocyanin content indicates that some cultivars show potential for commercial exploitation. With the aim of improving staple foods by plant breeding, we identified accessions to be selected as parents for future crosses