IITA : Analyse génétique d’importants micronutriments du maïs tropical

La malnutrition, notamment la carence en micronutriments, est associée à l’anémie et à la fatigue et, dans certains cas, elle est impliquée dans des cas de cécité et dans 17 pour cent de la totalité des décès chez les enfants de moins de cinq ans dans les pays en développement.

La carence en micronutriments est une forme de malnutrition, mais elle est également impliquée dans les retards de croissance des nourrissons, l’augmentation du stress oxydatif, la faible immunité aux infections et la lenteur du développement mental. 

Dans une récente étude réalisée par des chercheurs de l’Institut international d’agriculture tropicale (IITA), membre du CGIAR, et de l’université d’Ibadan, au Nigeria, les carences en micronutriments dans l’alimentation entraînent le phénomène de « faim cachée » et nécessitent la consommation d’aliments enrichis, en quantités suffisantes, de micronutriments biodisponibles.

Les carences en nutriments étant prévalentes dans les pays en développement dont l’alimentation dépend fortement du maïs, le faible coût de production du maïs et son utilisation croissante dans la transformation de produits alimentaires dans ces pays en font un moyen approprié de biofortification.

Considéré comme une importante culture pouvant contribuer à la sécurité alimentaire mondiale, le maïs grain contient environ 72 pour cent d’amidon, 10 pour cent de protéines, 4,8 pour cent de matières grasses, 8,5 pour cent de fibres alimentaires, 3 pour cent de glucides et aucun antinutriment. Toutefois, la plupart des génotypes du maïs ont une faible teneur en vitamine A et en précieux minéraux tels que le fer et le zinc.

L’accumulation de micronutriments est fortement influencée par des facteurs climatiques et par la nature du sol  

Selon l’étude réalisée pour analyser les composants génétiques des micronutriments tels que le zinc, le fer et la provitamine A (PVA) contenus dans le maïs tropical (Zea mays L.), les couleurs orange et jaune de celui-ci ont été associées à une plus grande valeur nutritionnelle due à la présence de caroténoïdes, notamment de zéaxanthine et de β-carotène, qui lui donnent sa couleur.

Pour les végétaux, l’accumulation de micronutriments dépend fortement de facteurs climatiques et de la nature du sol et cela peut occulter le potentiel génétique de la plante cultivée. Néanmoins, la forte héritabilité (capacité attribuée aux facteurs génétiques héréditaires) estimée pour l’accumulation de zinc et de fer dans le maïs met en évidence la faible présence d’effets environnementaux sur l’expression physique de ces traits et met l’accent sur la possibilité de les transférer à la nouvelle génération de semences. 

Dans le maïs, la provitamine A s’accumule par la voie biosynthétique des caroténoïdes et, une fois consommée, est ultérieurement transformée en vitamine A dans le corps humain grâce aux activités de certaines enzymes.

Pendant l’étude, 24 lignées endogames de maïs tropical à endosperme jaune à orange et à forts niveaux de zinc et de provitamine A ont été croisées selon le protocole North Carolina design II au siège de l’IITA, à Ibadan, Nigeria. Ces lignées endogames ont été divisées en six groupes de quatre sur la base de similitudes de teneur en zinc et en provitamine A déterminées les saisons précédentes pour produire six lots de croisements.

Chaque lignée endogame de chaque groupe a été utilisée comme parent masculin et féminin pour générer 96 hybrides. Les lignées endogames et les hybrides ont été plantés lors d’essais séparés dans le cadre desquels des données sur les traits agronomiques et concernant les micronutriments ont été collectées.

Les résultats de l’étude ont montré que les effets des gènes additifs contrôlaient de manière prédominante la teneur du maïs en provitamine A et en fer, alors que les effets des gènes additifs et non additifs sont importants pour la teneur en zinc et le rendement en grains.

Des lignées endogames à forte incidence générale sur la teneur en micronutriments et le rendement en grains ont également été identifiées pour être utilisées comme parents dans la création de lignées endogames de maïs synthétiques, hybrides et nouvelles présentant des niveaux élevés de micronutriments et des performances agronomiques supérieures.  

Des hybrides à forte incidence spécifique sur la PVA, le fer et le zinc ont également été identifiés pendant l’étude. 

La sécurité alimentaire et nutritionnelle est une cible majeure de l’ODD 2 et l’étude de l’IITA (CGIAR) met stratégiquement l’accent sur l’adoption d’une approche pluridimensionnelle pour aborder cette question. Cette étude recommande de poursuivre les travaux pour déterminer le potentiel d’exploitation de l’hétérosis pour la provitamine A et les nutriments minéraux dans le maïs en tant que culture majeure dont dépendent des millions de petits exploitants agricoles d’Afrique rurale pour leur alimentation, leur nutrition et leur sécurité économique. 

Timilehin Osunde, IITA

Référence :
Noobong Udo, Ayodeji Abe, Silvestro Meseka , Wende Mengesha and Abebe Menkir: Genetic Analysis of Zinc, Iron and Provitamin A Content in Tropical Maize (Zea mays L.), janvier 2023, Agronomy 13(1):266
DOI:10.3390/agronomy13010266

Pour en savoir plus, consulter le site Web de la IITA (en anglais)