Les biotechnologies peuvent aider les cultures traditionnelles de plantes médicinales en sélectionnant les espèces les plus qualitativement valables : cette sélection peut également s'effectuer au niveau agronomique, mais avec des durées beaucoup plus longues qu'une sélection sur cultures in vitro, qui ne nécessitent pas de temps de croissance d'un entier. Le marché demande par ailleurs de s'approvisionner en médicaments ayant un standard de qualité toujours le même et assez élevé. Avec les biotechnologies, il est possible d'améliorer génétiquement l'espèce de la plante d'intérêt pharmaceutique ; chaque cellule de cal représente une petite laboratoire de production du principe actif, parmi lesquelles les cellules les plus productives sont identifiées par des méthodes d'investigation microscopique et chimique.
Au cours du processus de réplication des cellules végétales de l'explant, même si celles-ci sont stimulées jusqu'à la perte de différenciation, des processus de réplication mitotique ont encore lieu qui sont en eux-mêmes une indication d'une certaine variabilité génétique, due à de minuscules erreurs au niveau duplicatif ( ainsi comme cela se passe dans les champs, où de génération en génération des niveaux de variabilité sont introduits même à un niveau macroscopique.) Par conséquent, le biotechnologiste ne fait que faire in vitro la sélection que l'agronome fait sur le terrain, mais avec des temps considérablement réduits.
Une fois les cellules les plus productives identifiées, celles-ci sont prélevées et placées dans un autre milieu solide, où elles peuvent se diviser davantage ; à partir de ce deuxième cal les cellules les plus efficaces seront isolées, qui seront semées dans une autre "boîte de Pétri ; et ainsi procédant, on obtiendra des cals aux caractéristiques plus productives en principe actif. Si l'on considère les biotechnologies comme un outil d'amélioration agronomique, il faut amener la cellule in vitro à une vraie plante pour retourner sur le terrain.Ici revient le concept de la totipotence des cellules indifférenciées, qui peuvent se différencier en différents types histologiques ; potentiellement, chaque cellule isolée de la culture in vitro peut générer un "plante entière. Chaque cal contient des milliards de cellules, à partir desquelles suffisamment d'implants peuvent être fabriqués pour couvrir un champ entier. Les plantules ainsi obtenues donneront naissance à des plants tous également et très productifs en quelques semaines ou quelques mois au plus. La productivité du champ cultivé, après sélection biotechnologique, peut être représentée par une courbe gaussienne très étroite et haute ; inversement, en cas de culture non sélectionnée, cette gaussienne aura physiologiquement tendance à être plus large et moins haute.
Les cellules isolées comme les plus productives sont placées dans un environnement conditionné, ce qui les stimule à se différencier en tissus et organes ; par conséquent, des milieux de culture appropriés seront utilisés pour imiter les stimuli externes physiologiquement présents dans la nature. Logiquement, les constituants et concentrations présents dans un milieu de culture induisant la différenciation cellulaire seront différents de ceux présents dans un milieu induisant la perte de caractérisation histologique. Les petites plantes, également appelées plantules, sont obtenues par organogenèse ou embryogenèse de cellules isolées in vitro.
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