Des scientifiques cartographient le génome du houblon et mettent au jour des freins à la sélection

Des scientifiques ont établi les cartes génomiques les plus détaillées à ce jour du houblon, la plante qui confère à la bière une grande partie de son amertume et de ses arômes, et ont constaté que les chromosomes européens et nord-américains peuvent rester nettement distincts, même après des générations de sélection.

L’étude, publiée mercredi dans Nature Communications, a analysé à l’échelle chromosomique le cultivar hybride de houblon Apollo et retracé quelles parties de son génome provenaient du houblon européen et lesquelles du houblon nord-américain. Les chercheurs ont constaté que certains chromosomes issus des deux lignées se recombinent mal, voire pas du tout, un résultat qui aide à expliquer pourquoi la sélection du houblon a été difficile et pourquoi des caractères souhaitables comme la teneur en acides amers peuvent être difficiles à prévoir.

Le houblon est l’un des ingrédients clés de la bière. Ses acides alpha façonnent l’amertume, tandis que d’autres composés contribuent aux arômes et aident à conserver la boisson. Depuis des décennies, les sélectionneurs croisent des houblons européens et nord-américains pour combiner les traits des deux lignées, mais la base génétique de ces améliorations est restée obscure.

Ces travaux offrent aux sélectionneurs une référence dont ils ne disposaient pas jusqu’ici : des assemblages phasés à l’échelle chromosomique, qui séparent les deux jeux de chromosomes dans une plante hybride et en identifient l’ascendance. C’est important car la plupart des cultivars modernes de houblon ne sont pas des lignées européennes pures, mais des hybrides complexes issus de croisements répétés entre plantes européennes et nord-américaines.

À l’aide du séquençage long-read et de données Hi-C, les chercheurs ont assemblé le génome d’Apollo puis utilisé des marqueurs fondés sur les répétitions pour attribuer une ascendance à l’ensemble des chromosomes. Ils ont constaté que certaines paires de chromosomes étaient entièrement européennes ou entièrement nord-américaines, tandis que d’autres portaient une ascendance mixte ou de grands segments introgressés. Dans plusieurs cas, les deux lignées ancestrales restaient très divergentes, avec une identité de séquence d’environ 75 % à 78 %, bien en dessous de ce qu’on attendrait si la recombinaison les avait librement mélangées au fil du temps.

L’équipe a également testé la recombinaison dans trois populations de sélection. Dans deux d’entre elles, elle a observé peu ou pas de recombinaison entre chromosomes européens et nord-américains, rendant impossible l’établissement de cartes de liaison classiques. Dans la troisième population, la recombinaison était présente mais restait limitée. Ce schéma suggère que, dans certains croisements de houblon, les sélectionneurs déplacent peut-être des chromosomes entiers ou de grands blocs chromosomiques plutôt que de réassortir finement les gènes.

Cette découverte pourrait changer la manière dont le houblon est sélectionné. Si la recombinaison est supprimée sur de larges portions du génome, alors la sélection pour l’amertume, l’arôme ou la résistance aux maladies pourrait nécessiter des outils génomiques capables de suivre directement l’ascendance chromosomique, plutôt que de s’appuyer uniquement sur les caractères visibles au champ.

Les chercheurs ont également indiqué que des allèles bénéfiques issus à la fois des houblons européens et nord-américains peuvent avoir des effets additifs sur la teneur en acides alpha, principal composé amer utilisé en brassage. Cela offre aux sélectionneurs une voie plus claire pour développer des variétés à la chimie plus prévisible.

Ces travaux interviennent alors que les producteurs de houblon sont sous pression en raison du changement climatique. Des études antérieures ont projeté une baisse des rendements et de la teneur en acides alpha en Europe d’ici le milieu du siècle, suscitant des inquiétudes pour la production de bière et pour les agriculteurs qui dépendent de récoltes stables de houblon. La nouvelle ressource génomique pourrait aider à accélérer le développement de variétés mieux adaptées à des conditions plus chaudes tout en préservant les profils aromatiques recherchés par les brasseurs.

La sélection du houblon a longtemps reposé sur l’essai-erreur en raison d’une génétique particulièrement complexe. Les plants femelles produisent les cônes utilisés en brassage, mais le houblon est dioïque, ce qui signifie que les fleurs mâles et femelles poussent sur des plants séparés. Cela complique les programmes de sélection et ralentit le tri. Les nouveaux assemblages du génome devraient faciliter l’identification des gènes utiles liés à l’amertume, aux arômes et à la résistance au mildiou.

L’étude s’inscrit aussi dans un effort plus large visant à comprendre comment les plantes domestiquées conservent ou perdent leur diversité génétique lorsqu’elles sont croisées entre continents. Chez le houblon, cette diversité apparaît à la fois comme un atout et comme une contrainte : elle a contribué à créer des cultivars modernes productifs, mais elle peut aussi limiter la facilité avec laquelle les sélectionneurs combinent les caractères par le seul croisement classique.