Le processus que nous connaissons en tant que culture in vitro (en latin « sous verre ») est la pratique de cultiver des plantes à partir de petits morceaux d’une plante mère (organes, tissus, cellules ou protoplastes*) dans un milieu nutritif sous des conditions stériles et contrôlées.
Cette pratique n’est pas nouvelle. L’énorme potentiel de cette technologie a favorisé le fait que le nombre de laboratoires de culture de tissus végétaux, surtout ceux qui se dédient à la production commerciale de plantes ornementales et fruitiers, s’est multiplié ces 20 dernières années. Aujourd’hui, nombreux sont les cultivateurs domestiques qui pratiquent cette technique pour cultiver des orchidées à la maison avec de bons résultats.
*Dans le but de ne pas encombrer la lecture du texte, nous avons joint un petit glossaire à la fin de cet article avec des définitions et explications qui facilitent sa compréhension.
Situation actuelle de la culture de cannabis in vitro
A la différence de la méthode de clonage traditionnelle, avec laquelle une bouture de branche entière à partir d’une plante mère est requise, avec la culture in vitro, de nouvelles plantes de marijuana peuvent être créées à partir de feuilles, bourgeons ou petits morceaux d’une plante de manière à ce que d’une seule plante mère peuvent s’obtenir énormément de nouvelles plantes, lesquelles peuvent maintenir un stade de croissance limitée pendant longtemps.
Cependant, ce commerce est encore très récent concernant le cannabis. La solution in vitro des plantes est propre à chaque espèce et même entre variétés, et les études en référence à la culture in vitro de cannabis sont rares et difficiles d’accès. Actuellement, différents laboratoires travaillent sur la description de protocoles pour la régénération in vitro qui soient valides pour le cannabis; et les cultivateurs se frottent les mains en s’imaginant toutes les applications de ce type de culture.
Applications de la culture in vitro
Que suppose cette technique pour la culture de cannabis? Nous allons à présent énumérer les applications de la culture in vitro qui peuvent représenter un avant et un après dans le domaine qui nous concerne.
Micro-propagation
Ce terme est souvent confondu et il arrive de nombreuses fois que nous parlions de culture in vitro alors qu’en réalité nous nous référons à la micro-propagation (ou l’inverse). La micro-propagation rassemble des techniques et méthodes utilisées pour multiplier les plantes asexuellement. A partir du fragment d’une plante mère (explant), des clones sont obtenus avec la micro-propagation, plantes génétiquement identiques à celle-là, qui se cultivent in vitro dans une chambre de croissance où elles se développent avec l’objectif de s’enraciner et d’être plantées ou d’être fragmentées à nouveau pour produire de nouvelles plantes. La micro-propagation pourrait révolutionner les techniques traditionnelles utilisées dans la reproduction de plantes de marijuana, puisqu’elle permet de réaliser une production massive, multipliant le nombre de plantes à grande vitesse et de manière exponentielle. Partons par exemple d’une plante mère quelconque de laquelle sont obtenus 10 explants; disons que, après un mois de croissance, chaque explant peut se diviser en deux; cela suppose un total de 20 explants en un mois et, comme la croissance est exponentielle (chaque nouvel explant est doublé), en un an le total de nouvelles plantes serait de 40.960, toutes obtenues de la même plante mère et génétiquement identiques à elle.
Préservation d’espèces
Les plantes produites in vitro sont maintenues dans un milieu de culture nutritif, sous des conditions qui leur permettent d’être stockées pendant de longues périodes en stade de germination. De cette manière, il est possible de garder une chambre d’espèces rares, menacées ou une plante mère qu’il est intéressant de maintenir compte tenu de ses caractéristiques ; jusqu’à ce qu’on s’en serve.
Applications sanitaires
Etant réalisée dans des conditions aseptisées, la culture in vitro assure d’obtenir des plantes libres de maladies, ce qui permet la production de plantes certifiées.
Ingénierie génétique
La culture in vitro peut s’utiliser dans la création de « plantes à la carte » pour obtenir des plantes avec les caractéristiques désirées, que ce soit par intérêt récréatif, pharmaceutique, alimentaire ou industriel.
Etudes biologiques et agronomiques
Avantages
Voici les avantages principaux que présente la culture in vitro et la micro-propagation par rapport à la bouture traditionnelle et à la propagation de graines.
Espace réduit. Les cultures se réalisent dans de petits bacs qui peuvent se stocker verticalement, réduisant considérablement la taille de stockage dont ont besoin les boutures traditionnelles.
Peu d’entretien. Ce type de culture ne demande pas d’attention excessive, il n’y a pas de temps d’arrosage ni de soins une fois le processus réalisé. Le milieu est changé toutes les 4-6 semaines et il faut simplement être attentif au processus de croissance.
Longue durée. Les plantes peuvent être stockées en stade de croissance limité pendant longtemps.
Production massive. Le nombre de plantes se multiplie exponentiellement.
Processus rapide. La croissance végétale est rapide, les bourgeons commencent à apparaître en 15-20 jours, ce qui permet de créer de nouvelles plantes en un peu plus d’un mois.
Plantes saines. Les problèmes de maladies et infections sont évités.
Descendance uniforme. Des répliques exactes de la plante mère sont obtenues.
Economie. Sur ce point, nous nous référons uniquement à la culture à grande échelle. Les quantités de produits utilisées dans la culture in vitro sont bien inférieures à celles dont a besoin la culture traditionnelle, et le rendement est bien supérieur. La culture un vitro ne coûte pas en arrosage ni en produits de culture (substrats, fertilisants, pesticides, suppléments, etc) et économise l’espace et l’énergie.
Malgré les avantages que suppose la culture in vitro, cette méthode présente également différents inconvénients difficiles à éviter.
Inconvénients
Compliqué. La technologie, les méthodes, les techniques et le matériel que demande la culture in vitro sont propres aux laboratoires et ne sont pas à la portée de tous les publics. Pour obtenir des résultats optimaux, certaines connaissances en microbiologie sont requises ainsi qu’une grande attention au détail. La commercialisation de kits de culture et de milieux de culture pré-mélangés (qui selon nous devraient être accessibles) serait d’une grande aide pour les cultivateurs voulant expérimenter et se lancer à la maison avec leurs propres moyens.
Manque de protocoles. Le fait que chaque espèce et chaque variété répondent à la culture in vitro de manière différente, et qu’il n’existe pas encore de protocole standard pour la culture du cannabis, rend la chose difficile.
Peu viable à petite échelle. L’investissement de temps, d’argent et de moyens que requiert ce type de culture à petite échelle le rend peu rentable pour de petits producteurs et cultivateurs domestiques.
Industrialisation. Ce type de production massive peut représenter un premier pas vers l’industrialisation du cannabis, chose que les consommateurs perçoivent avec ambigüité et même une sorte de peur. Malgré le fait que l’industrialisation du cannabis pourrait supposer une avancée dans le milieu médicinal, il est également vrai que si de grandes corporations pharmaceutiques s’approprient la culture de marijuana (comme l’ont déjà fait les entreprises de tabac), cela irait au détriment des petits cultivateurs, de la qualité du produit et des consommateurs.
Comment se fait une culture de cannabis in vitro. Il est évident que pour beaucoup de cultivateurs domestiques, l’idée de créer un environnement stérile pour développer une culture in vitro peut être intimidante. Mais ces techniques n’ont pas lieu d’être limitées aux laboratoires. Que cela soit compliqué n’est pas une raison pour ne pas le tenter. Nous allons maintenant détailler les phases d’une culture in vitro. Si vous êtes curieux et que vous avez envie d’expérimenter, voici quelques idées et astuces pour que vous les essayiez à la maison avec vos propres plantes de marijuana.
La culture in vitro commence avec un explant et finit avec l’obtention d’une plante complète. Le temps de croissance s’écoule entre les phases suivantes:
Choix de la plante mère
Les nouvelles plantes seront génétiquement les mêmes que la plante mère, cela signifie qu’elles hériteront de ses caractéristiques. Donc la plante mère doit être choisie selon les caractéristiques que vous désirez avec les plantes nouvelles (variété, valeur médicinale, production, saveur, effets, résistance…) et doit être dans des conditions nutritionnelles, sanitaires et de développement adéquates (une plante se trouvant en période végétative se développe mieux).
Prélèvement
Dans cette phase, les explants sont préparés et désinfectés pour éviter qu’aucun micro-organisme, champignon ou bactérie ne s’introduise dans le milieu de culture (ils prolifèreraient plus rapidement que la plante). Les explants peuvent se faire avec des feuilles, bourgeons ou nœuds. Les nœuds récemment germés se développent avec plus de facilité. Cela vaut la peine avec des boutures de nœud.
Introduction dans le milieu de culture
Ici commence le processus de régénération de tissus végétaux. Les explants sont introduits dans un milieu de culture. On peut essayer milieu à base de MS (base de milieu de culture commercialisée), auquel s’ajoutera de la gélose (10g/l), du sucre (15g/l) et des auxines (0,5mg/l)* pour stimuler la croissance; il convient de mesurer et d’adapter le pH du milieu dont a besoin la variété de plante sélectionnée, avec un produit pour augmenter ou baisser le pH. Il faut que la coupe de l’explant soit en contact avec la superficie du milieu.
Les explants ont besoin d’être maintenus à une température douce (21-23°) avec beaucoup de lumière. L’idéal est d’apporter une photopériode de 18h de lumière et 6 d’obscurité.
Multiplication
A ce point, les plantes (qui ont survécu) auront développé un cal. Si l’objectif de la culture est la reproduction, c’est le moment de fragmenter le cal et de réaliser à nouveau le processus antérieur pour créer plus de plantes. Sinon, nous pouvons directement passer à la phase suivante.
Enracinement
Les explants passent dans un milieu qui contient une concentration d’hormones induisant la formation de racines et se gardent dans les mêmes conditions que la phase antérieure. Pour cela, on peut ajouter des cytokinines (3 mg/l) à un mélange identique à celui du milieu précédent. Une fois les racines développées, les plantes peuvent être stockées ou passer en substrat.
- Conservation: Les plantes sont transférées dans un milieu libre d’inducteurs de croissance (un mélange de MS auquel s’ajoute du sucre et de la gélose peut aller) et se gardent au réfrigérateur (12-14°). Avec une croissance aussi limitée, les plantes devraient pouvoir être conservées dans le frigo pendant plusieurs mois.
- Plantation: Les plantes obtenues ont été cultivées en conditions idéales et devront s’acclimater pour pouvoir survivre. Une humidité élevée (80%), un substrat stérile et une photopériode de 18h de lumière les aidera à se renforcer. (Si la plantation est faite après une période de conservation dans le frigo, les placer sous la lumière, sans changer le milieu, jusqu’à ce qu’elles soient à température ambiante).
*Les milieux de culture et les concentrations hormonales sont différents pour chaque variété. Notre recette est seulement une base avec laquelle commencer à expérimenter et ne peut pas donner les résultats espérés.
Inspirant? Pour vous y mettre, vous avez seulement besoin du matériel nécessaire.
Matériel pour une culture à la maison
Plante mère
Ethanol
Tubes à essai ou bouteilles de polypropylène
MS Basal Medium (ou autre milieu de culture pré-mélangé)
Gélose
Régulateurs de croissance végétale: auxines et cytokinines
Sucre
Eau distillée
Javel
Cocotte-minute
Pince à épiler
Seringue pour mesurer des volumes
Tubes fluorescents ou ampoules basse consommation
Réfrigérateur
Stérilisation
La contamination du milieu est souvent le problème principal dans une culture in vitro domestique. Tout ce processus doit être réalisé dans un environnement stérile. Construire une glovebox est l’option la plus simple et économique pour pouvoir travailler à la maison avec une chambre stérile.
De plus, il faut s’assurer de désinfecter et stériliser tout le matériel (organique et non organique) utilisé. L’Ethanol est utile tant pour se nettoyer les mains que pour désinfecter les superficies où vous travaillez.
Pour décontaminer l’explant:
Submerger 1 minute dans l’éthanol
Diluer 5ml de javel dans un litre d’eau distillée stérilisée. Submerger les explants 10 minutes
Réaliser 3 ou 4 rinçages de plusieurs minutes avec de l’eau distillée stérilisée
Pour stériliser le milieu de culture:
Disposer le mélange dans les flacons ou tubes à essai, les placer dans une cocotte-minute avec de l’eau et porter à ébullition
Faire bouillir pendant 30 minutes
Laisser refroidir avant d’y placer les explants
Glossaire
Gélose: Substance gélatineuse d’origine marine non animale. Le milieu de culture s’obtient de la paroi cellulaire de plusieurs espèces d’algues.
Cal: Masse de cellules végétales non différenciées qui couvrent une blessure.
Explant ou explante: Petit fragment végétal vivant qui s’extrait d’une plante et se prépare sous forme aseptisée pour sa culture en milieu artificiel de croissance et qui fonctionne comme générateur de nouvelles plantes.
Milieu de culture: Solution liquide ou gélatineuse composée d’un mélange de sels minéraux et de vitamines qui contient les nutriments nécessaires pour développer la croissance de virus, micro-organismes, cellules, tissus végétaux ou petites plantes. Sa composition dépend de l’espèce et de l’étape du processus de culture.
Partie des plantes d’où sortent les branches, feuilles et fleurs. Le système vasculaire qui communique avec les branches et feuilles s’y trouve.
Plante mère: C’est celle qui, pour ses caractéristiques, est choisie pour donner de la matière végétale dans un processus de reproduction asexuelle.
Protoplastes: Cellules dont la paroi cellulaire a été éliminée par des traitements tant mécaniques qu’enzymatiques.
Régulateurs de croissance végétale: Hormones qui agissent sur le développement des plantes.
Sources
Aproximaciones biotecnológicas tendentes a la mejora del cáñamo
Plant tissue culture cloning of the future
Microprogramation system for cloning of cannabis sativa
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