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La science au secours de la qualité des fruits et légumes

Dossier - Les secrets des fruits et légumes
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Les fruits et légumes font partie intégrante de notre alimentation. Alors que notre consommation est en dessous des recommandations des nutritionnistes, comment peut-on nous redonner l'eau à la bouche, tout en préservant notre environnement ?

  
DossiersLes secrets des fruits et légumes
 

Pour améliorer la qualité des fruits et des légumes, tout ne se passe pas dans les champs ou les vergers. Les scientifiques travaillent d'arrache-pied et disposent d'outils de pointe pour élaborer des fruits et des légumes les plus beaux et les meilleurs possibles.

Le raisin a un pouvoir oxydant très élevé. © Stevepb - Domaine public

Bien que tout un chacun ait sa propre définition de la qualité et que le choix soit souvent subjectif, les laboratoires de recherche destinés à l'amélioration des fruits et légumes possèdent un attirail de méthodes permettant de quantifier objectivement la « qualité ».

De beaux légumes ou de bons légumes ? Attribution-ShareAlike 2.0 Generic_by_karimi

Déterminer la qualité des fruits et légumes avec des critères précis

Pour les « caractéristiques de recherche » il existe des moyens scientifiques et donc fiables de détermination des critères. Les chercheurs utilisent notamment des colorimètres qui permettent d'évaluer l'intensité de la couleur (rouge pour la tomate) grâce à la mesure de l'absorption d'une certaine fréquence de la lumière. La fermeté peut aussi être objectivement mesurée grâce aux tests réalisés à l'aide d'un dynamomètre électronique (PENEtromètre électronique fruit et légumes, ou Penefel) qui mesure précisément et de manière fiable la force maximum obtenue par pénétration des fruits et des légumes.

En ce qui concerne les « caractéristiques d'expérience » et de « confiance », des analyses chimiques peuvent aussi être réalisées. Des dosages biochimiques et notamment par chromatographie permettent de déterminer les taux de sucre, d'acidité mais aussi de vitamines ou d'antioxydants. Les fruits étant des organismes vivants, il est aussi possible de déterminer le niveau d'expression de certains gènes (par RT-PCR quantitative) connus pour être impliqués dans le métabolisme du sucre par exemple, ou de réaliser des coupes histologiques.

La sélection génétique

La réalisation de tous ces tests est possible sur de petits échantillons, mais n'est pas réalisable sur chacun des fruits ou légumes commercialisés. La sélection phénotypique (des signes extérieurs) est donc de plus en plus remplacée par la sélection génétique de la qualité, un moyen possible aujourd'hui grâce aux progrès de la biologie moléculaire.

Des chercheurs se penchent notamment sur les gènes de la tomate pour améliorer les sensations que ce fruit nous procure et qui nous déçoit depuis des années. Son aspect, bien qu'irréprochable, cache un goût devenu bien fade. Un groupe de recherche d'Avignon a essayé de croiser une variété de tomate cerise (variété Cervil) au goût prononcé, avec une variété de tomate (Levovil) possédant un bien plus gros calibre mais au goût moyen. Le but : obtenir une variété « parfaite », à savoir grosse, rouge et savoureuse. L'analyse des descendants a consisté en une évaluation des critères physico-chimiques à l'aide d'outils scientifiques. La qualité a également été évaluée grâce aux cinq sens de juges entraînés. Pour résumer, les tomates obtenues sont meilleures, mais plus petites.

L'analyse génétique de ces descendants a permis d'identifier des régions du génome où la variation allélique est associée à une variation quantitative du caractère (des locus à effets quantitatifs ou QTL). Certains QTL sont antagonistes en termes de calibre et de qualité, mais pour l'heure il n'est pas possible de déterminer si un même gène assure les deux fonctions, ou si ce sont deux gènes tellement proches sur le génome qu'ils sont presque indissociables. La difficulté réside alors dans l'obtention de la dissociation des gènes à force de croisements, ou dans l'identification du gène en question pour créer des OGM qui possèdent spécifiquement la version désirée du gène. Une amélioration des fruits et des légumes grâce à la génétique est donc possible, mais demande beaucoup de patience.

De nouvelles méthodes de conservation des fruits et légumes

La conservation de l'aspect esthétique et donc appétissant des fruits et légumes est une vraie problématique, car il se passe souvent beaucoup de temps entre la récolte et la présentation du fruit ou du légume sur les étals des supermarchés. À l'heure actuelle, les méthodes de conservation sont essentiellement fournies par le froid, par le conditionnement sous une atmosphère modifiée (augmentée en CO2 et diminuée en oxygène) ou par des traitements chimiques.

Toutefois, la recherche se tourne vers de nouvelles méthodes de conservation plus naturelles qui garantissent une conservation de la qualité gustative et empêchent l'oxydation des fruits ou des légumes, en particulier ceux de 4e gamme (prêts à consommer). Des études sont notamment effectuées sur des mangues ou des endives prédécoupées, qui subissent justement une oxydation. La couleur n'est pas attrayante, ce qui conduit les consommateurs à ne pas acheter ces produits. Actuellement, l'utilisation d'eau chaude à une température de 45 à 50° permet de conserver les couleurs attractives car les enzymes d'oxydation sont inactivées (diminution de l'activité enzymatique). La lumière pulsée est également une alternative car elle décontamine les aliments tout en conservant les propriétés organoleptiques.

Fruit virtuel

Les méthodes de conservation ne sont pas utiles si le fruit au départ n'est pas de bonne qualité et il est désormais montré que les pratiques culturales influencent la composition du fruit ou du légume. Des paramètres comme la densité des plants de tomate, la gestion de l'eau ou la fertilisation azotée ont tous une influence sur la qualité du fruit, de même que les paramètres environnementaux comme la saison, la température ou l'ensoleillement. Le raisin est par exemple beaucoup plus sucré s'il a profité d'un bel été ensoleillé.

Une approche simplifiée du fruit virtuel. Source : Génard et al/Inra Avignon 2010 © Niffylux

Les paramètres sont très nombreux et difficiles à tester un par un, pour chacun des fruits. Les chercheurs ont alors créé un modèle, appelé fruit virtuel, qui regroupe sept modèles décrivant les principaux aspects du fonctionnement du fruit. Ce modèle mathématique permet alors de simuler le métabolisme du fruit, sa croissance, sa maturité et donc sa teneur en molécules d'intérêt, en fonction des paramètres extérieurs.

La qualité des fruits et des légumes peut donc être améliorée grâce à la science. Mais quel est l'impact de ces cultures sur l'environnement ?