Biologie

La filiation des cépages par l'ADN : les microsatellites et le problème du gouais blanc

Les parents du cabernet-sauvignon, la mère méprisée du chardonnay, celle, perdue, du merlot. Comment les microsatellites établissent une filiation, et où ils s'arrêtent.

Le cabernet-sauvignon est un croisement de cabernet franc et de sauvignon blanc. John Bowers et Carole Meredith l'ont établi en 1997 par l'ADN seul, sans registre d'obtenteur pour le vérifier : personne n'est connu pour avoir fait ce croisement. Le fait circule partout, rarement avec sa méthode, et moins encore avec le degré de confiance qu'elle mérite, qui varie d'une filiation à l'autre.

Pourquoi un cépage a des parents

Un cépage est un seul pied né d'un pépin, multiplié depuis par bouturage. Chaque souche de merlot est un fragment de la toute première, d'où la naissance d'un cépage dont parlent les ampélographes. Un pépin a germé, quelqu'un a jugé la plante digne d'être gardée et l'a multipliée. Ce pépin avait une mère, la souche qui portait la baie, et un père, celle qui a fourni le pollen.

Le bouturage ne recombine pas l'ADN. Si les deux parents ont été conservés, ils poussent encore quelque part avec leur génome du jour du croisement. L'analyse de filiation est possible parce que la viticulture garde ses ancêtres vivants.

Lire un profil microsatellite

L'outil est le microsatellite, ou SSR (simple sequence repeat) : un site du génome où un court motif se répète un nombre variable de fois. Ce nombre varie d'un individu à l'autre, et avec lui la longueur du fragment d'ADN qui couvre le site, mesurable à la paire de bases près. Une vigne porte deux exemplaires de chaque site, un par parent. À un marqueur donné, son profil tient en deux nombres.

L'identification. Deux souches au profil identique à tous les marqueurs sont le même cépage, quel que soit leur nom. En 2011, Sean Myles et ses collègues ont génotypé la collection de l'USDA : 551 de ses 950 accessions de vinifera étaient des clones d'au moins une autre. Le catalogue international VIVC recense à ce jour 233 synonymes pour le seul gouais blanc.

Encore faut-il que les laboratoires obtiennent les mêmes nombres. Au départ, non. En 2004, dans l'étude de Patrice This et ses collègues, dix laboratoires de sept pays ont profilé les mêmes 46 cépages à six marqueurs. Les tailles de fragments différaient parfois en absolu, voire en relatif. On a donc renoncé aux tailles brutes : chaque allèle est codé par rapport à des cépages de référence cultivables par tout laboratoire. Ces six marqueurs, portés ensuite à neuf, forment le socle des profils que VIVC publie pour chaque variété. C'est une convention, pas une découverte, mais c'est elle qui permet à deux laboratoires de parler de la même vigne.

La filiation. La règle est celle de Mendel. À chaque marqueur, l'enfant a reçu un allèle de sa mère et l'autre de son père. Un couple de parents présumés est donc exclu dès qu'un seul marqueur porte un allèle qu'aucun des deux n'a pu transmettre. Résister à quelques marqueurs ne prouve pas grand-chose, car les allèles courants se partagent par hasard. Résister à trente, c'est autre chose, et reste à le chiffrer : un rapport de vraisemblance compare l'hypothèse « ces deux-là sont les parents » à « ce sont deux vignes prises au hasard, ou de proches parents des candidats ».

Le cabernet-sauvignon, 1997

À l'université de Californie à Davis, Bowers et Meredith ne cherchaient les parents de personne : ils profilaient les cépages commerciaux de Californie pour les identifier. D'après le compte rendu de l'université, la comparaison portait sur 51 cépages et 30 marqueurs ; à chacun, les deux allèles du cabernet-sauvignon s'expliquaient par un allèle du cabernet franc et un du sauvignon blanc. Dans Nature Genetics, ils concluent que les rapports de vraisemblance soutiennent cette filiation avec un très haut degré de probabilité. Ils notent que le lien avec le cabernet franc était soupçonné de longue date, et que l'apport du sauvignon blanc, malgré la parenté des noms, est une surprise.

L'article dit qui sont les parents, pas quand ni où le croisement a eu lieu. Le résumé indique seulement que le cépage est cultivé dans le Bordelais depuis le XVII^e siècle au moins. Le croisement spontané entre souches voisines est une déduction, faute d'hybridation volontaire attestée à cette époque. Et les microsatellites nucléaires ne disent pas lequel des deux fut la mère.

Seize frères et sœurs, et une mère méprisée

En 1999, la même équipe, associée à Jean-Michel Boursiquot et Patrice This autour de la collection nationale près de Montpellier, a publié dans Science le criblage de plus de 300 cépages. Seize cépages du nord-est de la France, dont le chardonnay, le gamay noir, l'aligoté et le melon, ont des génotypes compatibles avec un même couple de parents, le pinot et le gouais blanc, testé sur 32 marqueurs. Tous deux étaient répandus dans la région au Moyen Âge : le croisement a pu se répéter souvent.

C'est là le problème du gouais blanc. Le pinot est l'archétype du cépage noble. Le gouais, selon ce que les généticiens reprennent de la littérature ampélographique, était un cépage paysan, productif et assez médiocre pour qu'on ait tenté de l'interdire. Les articles de génétique citent cette histoire, ils ne l'établissent pas. La moitié du génome du chardonnay vient pourtant du gouais.

Les auteurs de 1999 ont avancé que l'union a réussi parce que les parents sont génétiquement éloignés, la descendance profitant de la vigueur hybride. L'hypothèse est raisonnable, mais aucune étude ne l'a testée. La fréquence suffirait peut-être à tout expliquer : deux cépages voisins dans toute une région pendant des siècles laissent beaucoup de semis.

La question de la mère a été tranchée en 2010. Chez Vitis, les chloroplastes se transmettent par le parent porteur de la graine : leur ADN suit la lignée maternelle. Harriet Hunt et ses collègues, à Cambridge, ont typé des marqueurs chloroplastiques chez le pinot, le gouais et douze de leurs descendants. Neuf, dont le chardonnay, le gamay noir et l'aligoté, portent le chloroplaste du gouais. Trois portent celui du pinot : l'aubin vert, le knipperlé et le roublot. L'échantillon est réduit. Mais ses deux types de marqueurs concordent pour chaque cépage, et la conclusion découle d'un mécanisme d'hérédité connu, non d'un ajustement statistique. Les croisements se sont faits dans les deux sens, mais le plus souvent, c'est le cépage méprisé qui a porté le fruit.

La liste s'allonge encore : l'équipe d'Erika Maul au Julius Kühn-Institut, qui tient VIVC, compte le riesling parmi les descendants du gouais (Heunisch Weiss en allemand) et en a ajouté cinq autres en 2015, confirmés sur 35 marqueurs.

Le merlot et sa mère introuvable

L'analyse ne trouve que les parents échantillonnés. Le merlot a longtemps eu un père connu, le cabernet franc, et pas de mère. En 2009, Boursiquot et ses collègues l'ont identifiée : une vigne qu'aucun ampélographe n'avait décrite, prélevée d'abord dans le nord de la Bretagne, puis retrouvée en quatre lieux des Charentes. Ses allèles à 55 marqueurs nucléaires et trois chloroplastiques en font la mère du merlot. D'après son nom local et la bibliographie, ils l'ont baptisée magdeleine noire des Charentes. Elle est aussi l'un des parents du cot (malbec), l'autre étant le prunelard. Un cépage absent de tous les catalogues occupe ainsi une place centrale dans l'histoire des cépages bordelais.

Les parents manquants sont fréquents. En 2013, Thierry Lacombe et ses collègues ont confronté entre eux les 2 344 génotypes distincts de la collection de Montpellier, à 20 marqueurs, en ne retenant que les scores LOD supérieurs à 18. Ils ont établi les deux parents de 828 cépages. Pour 1 087 autres, ils n'en ont trouvé qu'un, le second manquant à la collection. Pour 276, aucun apparenté direct. Une grande partie de l'ancien encépagement a été abandonnée après l'oïdium, le phylloxéra et le mildiou, quand les vignerons qui replantaient en greffé n'ont gardé que ce qui rapportait. Certains parents manquants ont probablement disparu.

Jusqu'où s'y fier

L'étude de 2013 fournit aussi le meilleur audit de la méthode. Elle a confirmé 100 filiations déjà publiées d'après des marqueurs et en a invalidé 32. Confrontée aux registres des obtenteurs, elle a confirmé 255 pedigrees et en a invalidé 126. Les obtenteurs se trompaient donc environ une fois sur trois, et près d'un quart des filiations moléculaires antérieures n'ont pas résisté à un jeu de données plus large.

En 2018, Valérie Laucou et ses collègues ont vérifié les résultats microsatellites avec 10 207 SNP (polymorphismes d'un seul nucléotide) sur 783 cépages. Parmi les trios complets proposés à partir de 20 microsatellites, environ 5 % ont été rejetés. Parmi les « duos » à un seul parent, 19 %.

Dans un trio, chaque allèle de l'enfant s'explique par deux parents nommés, et les trios connus reposent sur trente marqueurs ou plus. Un duo est plus fragile. Deux vignes qui partagent un allèle à chaque marqueur sont peut-être parent et enfant, mais les microsatellites ne disent pas qui est qui et, en petit nombre, n'écartent pas toujours des frères et sœurs. L'équipe de Myles, avec 5 387 SNP, estimait qu'à peine la moitié des liens de premier degré de son échantillon relevaient du rapport parent-enfant plutôt que « frères et sœurs ou équivalent ». Elle jugeait hors de portée une généalogie complète pour une plante qui s'autoféconde et se croise d'une génération à l'autre.

Le cabernet-sauvignon, la famille pinot × gouais et le merlot sont des trios, et la deuxième a en outre été recoupée par l'ADN chloroplastique. Les énoncés du type « X est parent ou descendant de Y », qui remplissent le reste des tableaux publiés, sont des hypothèses d'un rang inférieur. VIVC indique, sur la fiche de chaque cépage, si son pedigree est confirmé par marqueurs.