Le cacaoyer (Theobroma cacao L .) appartenait à la famille des Sterculiacées et a été reclassé récemment dans la famille des Malvacées. C'est une espèce diploïde (2n = 2x = 20) originaire du nord de l'Amérique du sud et qui a un petit génome (0,4pg/1C) . C'est une espèce autogame ou allogame selon les populations. Le cacaoyer est un arbre qui produit des fruits appelés " cabosses " portées par le tronc et les plus grosses branches. Les fruits comportent de 20 à 40 fèves entourées de mucilage et qui après fermentation, séchage et torréfaction sont utilisées pour la fabrication du chocolat.

Des travaux de marquage moléculaire ont été entrepris sur le cacaoyer (Theobroma cacao L .) pour avoir une meilleure connaissance de sa diversité génétique et de sa domestication ainsi que des bases génétiques des caractères d’intérêt.

La classification classique distingue trois grands groupes morphogéographiques au sein de l’espèce T. cacao : les Forastero originaires d’Amérique du sud, très variables mais qui comportent des arbres vigoureux plus précoces et résistants aux maladies, les Criollo domestiqués en Amérique Centrale, moins vigoureux et plus sensibles aux maladies, mais qui donnent un chocolat fin de haute qualité, et les Trinitario, groupe hybride entre les deux premiers. La majorité des schémas d’amélioration s’appuie sur la production d’hybrides entre ces 3 groupes, d’où l’importance de bien comprendre l’organisation génétique de l’espèce.

Les premières analyses ont montré une structuration de la diversité entre différentes populations de Forastero ainsi qu’entre Criollo et Forastero ( voir revue de Lanaud et al., 2000). Nos dernières analyses se sont surtout focalisées sur l’étude des Criollo et de leur domestication (Motamayor et al, 2002a, 2002b). Des prospections réalisées dans cinq pays d’Amérique Latine ont permis d’échantillonner des Criollo dans des sites redevenus sauvages (forêt Lacandona , Mexique), et dans les plus vieilles plantations, là où pas ou peu d’introductions de Forastero ont été faites. Une très faible diversité génétique a été trouvée au sein des Criollo non introgressés par des gènes de Forastero. Malgré une diversité morphologique importante des formes de cabosse, ces Criollo anciens sont tous très homozygotes (à plus de 95% de leur génome) et identiques du Mexique jusqu’au Venezuela. Nos résultats moléculaires suggèrent une origine sud-américaine des Criollo ; ces résultats sont confortés par une étude bibliographique ethnographique et qui montre que les Criollo étaient déjà utilisés dans les Andes vénézuéliennes avant l’arrivée des Espagnols.

Par des analyses de paternité, on a pu identifier les parents à l’origine des Trinitario. La diversité allélique de ce groupe peut être presque totalement expliquée par uniquement deux individus Criollo Anciens et trois individus Forastero de Basse Amazonie.

Ces analyses ont aussi montré que les Criollo présents dans les collections nationales et repérés dans les plantations locales pour leur bon comportement en champ, correspondent en fait à des hybrides Trinitario.

On a pu montrer la transmission maternelle prépondérante mais aussi paternelle des mitochondries. Des variations stœchiométriques de différents génomes mitochondriaux entre individus d’une même descendance ont été observées. La participation de gènes nucléaires dans la régulation de ces variations a pu être montrée et ces gènes cartographiés.

Ces résultats ont des conséquences importantes sur la gestion des ressources génétiques et sur les stratégies de sélection, car la quasi totalité des Criollo modernes et des Trinitario, très utilisés dans les programmes de sélection et représentés en très grand nombre dans les collections, correspondent donc à une base génétique extrêmement réduite.

Une Base de données enzymatiques et moléculaires (TROPGENE) a été constituée et regroupe l’essentiel des données enzymatiques et RFLP de plus de 400 génotypes analysés. Cette base sera prochainement utilisée pour accueillir les données de génotypage de l’USDA qui a entrepris la caractérisation moléculaire (fingerprint) des collections de cacaoyers internationales ou régionales d’Amérique (près de 3000 génotypes) à l’aide de 15 marqueurs microsatellites définis au Cirad.

La première carte génétique de cacaoyer a été établie et publiée au Cirad (1995). Cette carte de référence est régulièrement enrichie par de nouveaux marqueurs (Risterucci et al, 1999). La dernière carte présentée comporte 664 marqueurs parmi lesquels on peut compter une majorité de marqueurs co dominants (169 RFLP, 5 isozymes, 299 microsatellites). C’est une carte haute densité, sa taille est de 868 cM et la distance moyenne entre 2 marqueurs est de1.3 cM

Dans le cadre d’une collaboration avec le CNS de nouveaux marqueurs microsatellites sont produits et cartographiés. Deux cent vingt d’entre eux sont déjà cartographiés sur la carte de référence, d’autres microsatellites seront prochainement définis. De même 22 fragments d’ADN de cacaoyer homologues à des gènes de résistance ou de défense connus ont pu être clonés et cartographiés sur cette carte de référence.

Une approche QTL a été développée dans le cadre d’un projet soutenu par CAOBISCO (association des chocolatiers européens) pour connaître les bases génétiques de la résistance du cacaoyer au Phytophthora . Cette maladie est répandue dans toutes les zones de la cacaoculture (Nyasse et al, 1999) avec des degrés de sévérité variables selon les espèces mises en jeu, les pertes de récolte pouvant atteindre 70% dans le cas de P. megakarya au Cameroun. Au total, 10 descendances situées à Trinidad, au Cameroun, en Côte d'Ivoire et à Montpellier ont été analysées pour leur résistance à P. palmivora, P. megakarya ou P. capsici. Un grand nombre de QTL de résistance ont pu être identifiés sur l’ensemble des géniteurs (Lanaud et al., 2000 ; Flament et al, 2001), avec des zones de QTL communs entre plusieurs géniteurs, situées sur les chromosomes 1, 4 et 9 en particulier ainsi que des zones non communes. Des QTL de résistance communs vis à vis de 2 ou 3 espèces de Phytophthora en même temps que des QTL spécifiques à chacune des espèces testées ont été mis en évidence. Plusieurs colocalisations ont par ailleurs été observées entre QTL de résistance et homologues de gènes de résistance et de défense clonés chez le cacaoyer. L’ensemble des résultats obtenus par l’analyse de ces dix descendances révèle la présence d’une grande diversité de gènes de résistance au Phytophthora au sein de l’espèce T. cacao.

L’analyse des facteurs de production a été effectuée sur trois descendances localisées à Abengourou en Côte d’Ivoire, et concernent le rendement sur neuf années de récoltes, la vigueur des arbres, des caractéristiques des fèves et des fruits et le nombre d’ovules par ovaire. Les QTL de rendement expliquent individuellement entre 8 et 19% de la variation phénotypique et certains d’entre eux se sont révélés stables sur plusieurs années de récolte. Cependant, des différences sont apparues entre les deux fonds génétique étudiés (Forastero/Trinitario). Des QTL, dont certains communs aux trois géniteurs, ont été également identifiés pour les autres caractères. Un QTL pour le poids moyen du fruit expliquant 44% de la variation phénotypique, a été identifié et correspond probablement à un gène majeur.

Une étude de facteurs de qualité se fait dans le cadre d’un programme PCP (Progamma de Cooperation de Postgraduo) entre la France (MAE) et le Venezuela (CONICIT), ainsi qu’avec le soutien financier du FIRC (fonds interprofessionnel de la recherche sur le cacao). Elle implique la participation de 4 thésards du Venezuela (2 en biochimie, 2 en génétique moléculaire) dont 3 font une thèse en partie en France, et en partie au Vénézuela.

L’approche développée mise sur les déséquilibres de liaison qui existent au sein d’une population de 200 individus de Criollo/Trinitario sur laquelle des analyses à la fois biochimiques, sensorielles, morphologiques et moléculaires sont effectuées.

Une banque BAC a été construite. Elle contient 36000 clones d’une taille moyenne de 120Kb et couvre 10 fois le génome. La cartographie physique de ces clones BAC va être prochainement entreprise avec le soutien financier de l’USDA. Cette banque sera ensuite exploitée pour la caractérisation de gènes d’intérêt agronomiques.

Par ailleurs, l’équipe participe à l’émergence d’un consortium sur la génomique du cacaoyer dont le premier meeting s’est tenu à Miami en janvier 2002.