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Le chercheur Thierry Winkel, ici à droite, collecte des graines de quinoa moderne afin d’établir les filiations avec les graines anciennes retrouvées dans les sites archéologiques voisins.

© Maria del Pilar Babot – UNT/CONICET Argentine

Quinoa : 18 siècles de diversité génétique

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Mis à jour le 15.02.2019

L’analyse génétique de graines de quinoa vieilles de plusieurs siècles vient de livrer ses fruits : elle montre que l’espèce a évolué au cours de deux périodes. Ces changements seraient liés à des facteurs climatiques et à des mutations socio-économiques.

Elles dormaient depuis des siècles sous le sable d’Antofagasta de la Sierra, une région aux sites archéologiques réputés, à 3440 mètres d’altitude, en pleine cordillère des Andes. 144 graines de quinoa, dans un état de conservation exceptionnel, y ont été découvertes, rassemblées et analysées par une équipe d’archéologues, d’archéobotanistes, de généticiens, d’écologues, et d’anthropologues 1 . Leur étude a permis à l’équipe interdisciplinaire de montrer que la diversité génétique de la graine de quinoa avait diminué deux fois, à des siècles d’écart.

 « Le plus enthousiasmant, c’est d’avoir découvert des graines intactes ! , s’exclame Thierry Winkel, qui a mené les travaux.  Les archéologues retrouvent souvent ces graines près des foyers où elles étaient cuites. Résultat, elles sont brûlées, ce qui ne permet plus l’analyse génétique. Cette fois, elles ont été repérées un peu à l’écart du foyer, ainsi que dans ce qui devait faire office de réserve de nourriture . » Grâce au carbone 14, les précieuses graines ont été datées entre les 2e et 12e siècles de notre ère : la plus âgée a 1796 ans ! Un âge respectable qui a demandé aux équipes d’user de beaucoup de précautions pour mener l’étude génétique.

Un ADN ancien et très fragile

Sur le site de Punta de la Peña, les archéologues ont trouvé de nombreux restes de végétaux contenant des graines intactes de quinoa consommées par les populations locales entre les 6e et 12e siècles de notre ère.

© Salomón Hocsman – UNT/CONICET Argentine

Bloc de texte

« Notre hantise, au cours de ces études, c’était de contaminer l’ADN ancien par celui de graines modernes utilisées comme référence, confie l’écologue. Et il s’agissait bien entendu de ne pas mélanger les graines entre elles ! » Pour faire face à ces risques, les chercheurs ont employé les grands moyens. Les graines les plus anciennes sont restées isolées des autres et étudiées dans un laboratoire spécifique. « Si aujourd’hui l’étude de l’ADN moderne est un travail quasi routinier, celle de l’ADN ancien, reste très délicat, explique le chercheur, car l’ADN est fragmenté en petits morceaux. Il faut donc être très minutieux et méthodique.  »

 Les chercheurs ont dû travailler sous un système d’air contrôlé, de manière à ce qu’aucune poussière ne puisse s’infiltrer. Avant chaque manipulation, les équipes se changeaient intégralement (gants, charlottes, sur chaussures, masques…), et à la fin de chaque session, tout le matériel était jeté, la pièce stérilisée. Un processus long et coûteux, mais « indispensable , selon Thierry Winkel, car sans toutes ces précautions les résultats risquaient d’être confus et inutilisables ».

Chute de la diversité génétique

Une coopération franco-argentine a permis de procéder aux extractions génétiques et d’interpréter les résultats. Les chercheurs ont ainsi découvert que la diversité de la graine de quinoa avait changé à deux reprises. Une première période de changement intervient entre le 6e et le 12e siècle après J.-C., ce qui correspond, selon les études paléo-climatiques, à une période d’accentuation de l’aridité dans les Andes du sud. « Les habitants ont alors intensifié les cultures et se sont rapprochés des points d’eau qui subsistaient. Ce changement de pratique a probablement créé une sélection nouvelle, plus étroite, et la culture de quinoa a perdu de sa diversité, explique le chercheur. 

À plus de 3 000 m d'altitude sur l'altiplano argentin, les sites archéologiques de Punta de la Peña ont livré des graines de quinoa datées des 6e, 12e et 13e siècles de notre ère.

© Maria del Pilar Babot – UNT/CONICET Argentine

Bloc de texte

La seconde modification a ensuite eu lieu entre le 13e et le 21e  siècle après J.-C. Selon Thierry Winkel, cela coïnciderait avec la sécheresse qui s’est abattue sur la région entre 1860 et 1890. « Ce furent des années terribles sur l’Altiplano : famine et épidémies ont provoqué un fort exode rural vers les métropoles comme Buenos Aires qui commençaient justement à s’industrialiser. La diversité génétique de la graine de quinoa a alors chuté une nouvelle fois puisqu’elle était moins cultivée. Mais c’est bien lié à un phénomène socio-climatique et non pas à la conquête espagnole comme cela a pu être dit parfois.  » Lire ainsi l’histoire des groupes humains à travers la génétique des plantes cultivées, voilà de quoi passionner ces équipes de chercheurs. Et donner des clés pour appréhender les futurs possibles de l'agriculture dans un monde changeant.

 


Notes :

1. Thierry Winkel, Maria Gabriela Aguirre, Carla Marcela Arizio, Carlos Alberto Aschero, Maria del Pilar Babot, Laure Benoit, Concetta Burgarella, Sabrina Costa-Tártara, Marie-Pierre Dubois, Laurène Gay, Salomón Hocsman, Margaux Jullien, Sara Maria Luisa López-Campeny, Maria Marcela Manifesto, Miguel Navascués, Nurit Oliszewski, Elizabeth Pinta, Saliha Zenboudji , Héctor Daniel Bertero, Richard Joffre , Discontinuities in quinoa biodiversity in the dry Andes: An 18-century perspective based on allelic genotyping , Plos one , 5 décembre 2018.


Contact : Thierry.winkel@ird.fr