Bien que la tomate soit botaniquement une baie, une sorte de fruit, ces délices ronds rouges (ou orange) sont considérés comme des légumes à des fins culinaires en raison de leur saveur. Quelle que soit la façon dont vous la coupez, la tranchez ou la découpez en dés, c’est un fruit exceptionnellement polyvalent. Des festivals, des fêtes et des dégustations de tomates sont organisés dans plus de la moitié des États américains et dans le monde entier. Ira et George Gershwin ont même immortalisé la double prononciation de tomate dans leur chanson de 1937, Let’s Call the Whole Thing Off, « …You like tomato and I like tomahto ». Alors que pouvons-nous apprendre de plus à leur sujet ? Il s’avère que beaucoup de choses.

Troubles et transformations de la tomate

Les parasites, le stress environnemental et les maladies ont tourmenté ce fruit depuis des millénaires. Le mildiou précoce et tardif, la chute des fleurs et l’anthracnose, ainsi que d’autres champignons communs et des stress abiotiques (pourriture de l’extrémité de la fleur et épaule jaune) sont quelques-uns des nombreux problèmes qui défient la noble tomate.

Cette tomate d’été savoureuse et parfaitement rouge n’est pas une tomate cultivée dans son état ancestral. Si vous deviez remonter l’horloge d’environ 6 000 ans et cueillir une tomate sur la vigne avant les efforts humains pour la domestiquer, vous pourriez vous retrouver en Équateur ou au Pérou à manger de petites tomates sauvages. Techniquement, l’ancêtre sauvage direct de la tomate cultivée est Solanum pimpinellifolium. Ces petits fruits sont proches de ceux que vous trouvez aujourd’hui sur les marchés de producteurs, dans votre sac CSA ou dans les épiceries, mais ils sont beaucoup plus petits, comme une toute petite tomate cerise. Aujourd’hui, certaines de nos grosses tomates rouges domestiquées (telles que ‘Iron Lady’ et ‘Defiant’) ont été sélectionnées génétiquement pour leur résistance aux maladies, mais elles n’ont pas toujours la meilleure saveur ou texture. Est-il possible de sélectionner des caractères pour la résistance aux maladies et aux parasites tout en améliorant la saveur et l’apparence ? La professeure Ana Caicedo et le doctorant Jake Barnett pensent qu’il pourrait très bien y en avoir une.

Une réunion mère-enfant ?

L’évolution des tomates sauvages a suscité l’intérêt de l’étudiant diplômé de l’UMass Amherst, Jacob ‘Jake’ Barnett. Ses recherches d’été en 2019 ont eu lieu dans une nouvelle serre à haut tunnel à la ferme de recherche et d’éducation sur les cultures et les animaux de l’université à South Deerfield. Barnett s’intéresse particulièrement à deux sujets : la viabilité de la culture de tomates sud-américaines dans le Massachusetts et leur résistance aux insectes.

Alors, comment obtenir, planter et étudier des graines sauvages qui deviennent plus difficiles à trouver dans la nature ? Barnett a contacté une banque de graines de l’Université de Californie Davis, bien connue pour sa collection d’espèces sauvages et de mutants utilisés pour la recherche. Dès les années 1940, un chercheur particulièrement avant-gardiste, Charley Rick, a rassemblé et stocké des graines d’espèces de tomates sauvages, toutes originaires d’Amérique du Sud. Ces espèces ancestrales de tomates possèdent collectivement des gènes qui leur confèrent des défenses génétiques naturelles contre les parasites ou des capacités de tolérance à divers types de stress. Après des milliers d’années de sélection, nos tomates domestiquées, sélectionnées pour leur couleur et leur taille, ont perdu leur capacité naturelle à résister aux parasites. Barnett, en collaboration avec le professeur Caicedo, a rempli le tunnel élevé de 280 lignées de tomates saines qu’il a cultivées à partir de 40 variétés de graines.

Caicedo est le chercheur idéal pour conseiller Barnett en raison de son intérêt de longue date pour les attributs de ces plantes sauvages. En 2003, elle a obtenu son doctorat de l’Université de Washington à St. Louis, où ses recherches ont porté sur la génétique des populations des gènes de résistance aux maladies chez les tomates sauvages.

L’objectif de Barnett est d’étudier les espèces de tomates sauvages et deux variétés commerciales, en évaluant leur capacité à pousser dans les conditions du Massachusetts et leur résistance potentielle aux parasites et aux maladies.

Biologiste évolutionniste et généticien

Biologiste ou généticien ? En tant que biologiste évolutionniste, Caicedo est les deux. Elle explique que la domestication est un exemple de processus évolutif. En commençant par des plantes sauvages, les humains exercent une pression sélective sur celles-ci, souvent pour des traits attrayants, et après de nombreuses générations, on obtient des plantes domestiquées. Commencer par une chose et finir par une autre… c’est ça l’évolution et c’est sa passion. Pour qu’un changement évolutif se produise, il faut qu’il y ait des changements génétiques tout au long du processus. Un résultat de la domestication est que les plantes deviennent adaptées, c’est-à-dire ajustées, à l’environnement cultivé. Les plantes domestiquées doivent néanmoins continuer à évoluer. Le changement climatique est un exemple dramatique de l’un des changements environnementaux probables auxquels les plantes doivent s’adapter.

Lorsque les chercheurs posent de grandes questions sur la façon dont les plantes ont évolué, ils relient les traits à la génétique, c’est-à-dire au contenu de l’ADN. Les informations provenant de l’ADN sont utilisées pour comprendre comment différents groupes et populations de plantes sont liés et comment ils se diversifient. L’ADN détermine également les caractéristiques des différentes plantes. Lorsqu’on lui demande d’où viennent les tomates, M. Caicedo répond : « Toutes les tomates sauvages proviennent de l’ouest de l’Amérique du Sud. Il n’existe que 13 espèces de tomates sauvages réparties dans différents habitats au Chili, au Pérou, en Équateur et dans les îles Galápagos. Les Galápagos offrent un bel exemple de la diversité des espèces de tomates ; ces espèces purement sauvages sont étroitement liées à la minuscule Solanum pimpinellifolium rouge, mais elles en ont été séparées pendant des millénaires, ce qui a donné lieu à de nombreux traits différents. » Les chercheurs ont désormais la possibilité de modifier les gènes souhaitables : on peut considérer que c’est comme utiliser des ciseaux à ADN pour le couper d’une variété et l’insérer dans une autre. C’est comme l’évolution en vitesse warp.

Pourquoi la diversité est-elle si importante ? Selon Caicedo, « les espèces sauvages abritent des traits utiles et désirables. Certaines sont tolérantes au sel, ce qui pourrait être très utile alors que nos sols s’appauvrissent. D’autres sont tolérantes à la sécheresse, ce qui est particulièrement important dans le contexte du changement climatique mondial. Les espèces tolérantes au froid, comme quelques tomates sauvages qui poussent dans les montagnes des Andes, ont commencé à être utilisées comme porte-greffe.

« Une tomate fascinante qui pousse de manière prolifique à South Deerfield présente une tige velue inhabituelle. Cette espèce (Solanum habrochaites) fabrique des produits chimiques anti-insectes et est choisie comme porte-greffe parce qu’elle peut également survivre dans des conditions difficiles et froides.

« Ainsi, comprendre les différents traits qui existent et essayer de déterminer lesquels sont utiles pour la culture dans l’environnement du nord-est des États-Unis, est une autre raison impérieuse pour la recherche sur les tomates sauvages. Nous posons les bases des directions que nous pouvons prendre. »

Diguer dans la recherche sur les tomates

De retour à South Deerfield dans son tunnel en hauteur, Barnett travaille parmi des plants de tomates florissants, presque deux fois la taille de ce grand chercheur. Bien que les plantes soient florissantes à l’intérieur d’un tunnel en hauteur, la prochaine étape sera de voir si elles peuvent pousser à l’extérieur dans un environnement naturel. Il travaille avec une série d’espèces sauvages ayant des exigences de croissance différentes et provenant d’une variété d’habitats en Amérique du Sud. Certaines sont adaptées aux conditions désertiques, d’autres prospèrent dans des environnements extrêmement froids. Les tomates des îles poussent avec une végétation très éparse, et une poignée d’espèces sont adaptées aux forêts. Les garder toutes heureuses n’est pas une mince affaire. Ses recherches pourraient à terme s’avérer utiles pour l’agriculture en Nouvelle-Angleterre.

Barnett explore également la production d’alcaloïdes (une catégorie de médicaments, comme la caféine) dans les tomates. Toutes les plantes de cette famille produisent des alcaloïdes (la « famille » comprend les pommes de terre et les aubergines). La tomatine, l’alcaloïde produit par les tomates, est particulièrement intéressante. La tomatine protège les fruits contre les champignons et Barnett explore les façons dont la teneur en tomatine diffère selon les espèces et s’il existe ou non une relation entre la teneur en tomatine dans les feuilles des plantes et dans leurs fruits.

Enfin, il évalue comment les couleurs des fruits ont changé au cours de l’évolution de la tomate : pourquoi certains fruits sont rouges, d’autres orange ou jaunes et certains sont verts à maturité. Cela pourrait nous éclairer sur la façon dont les graines sont disséminées par les animaux (les oiseaux sont plus attirés par le rouge alors que les rongeurs le sont par le jaune, les graines sont donc disséminées différemment). Le sucre et la teneur en eau sont des traits qui peuvent affecter la dispersion par les animaux.

Le fil conducteur des recherches de Caicedo et Barnett est la compréhension de la diversité de la tomate et la recherche d’autres utilisations de cette diversité. Par exemple, des gènes de résistance aux maladies provenant de plusieurs espèces sauvages ont été introduits dans les tomates cultivées que nous achetons dans les supermarchés. Il y a des décennies, la récolte mécanisée des tomates domestiquées a été rendue possible par la sélection d’un trait trouvé dans les tomates sauvages des Galápagos qui permet d’arracher les fruits de la plante sans tige attachée.

Caicedo a fait remarquer : « Je veux savoir comment les espèces de tomates se sont adaptées à leurs divers environnements et sont devenues différentes. Chaque tomate géante cultivée provient à l’origine d’adorables petites tomates. Je trouve cela fascinant ». Les recherches importantes sur la tomate vont se poursuivre, car elle a évolué pour devenir l’un des fruits les plus désirables et les plus consommés. Mais avec la recherche sur l’ADN et les autres technologies disponibles aujourd’hui, il ne faudra probablement pas attendre 6 000 ans pour que le prochain grand chapitre soit écrit.

– Université du Massachusetts Amherst

Photo du haut : Jacob Barnett dans une serre avec de grands plants de tomates.

Photo du haut : Jacob Barnett dans une serre avec de grands plants de tomates.