DETERMINATION DE LA DIGESTIBILITE DES PROTEINES DE SORGHO

Généralités sur le Sorgho

Origine et répartitions De nombreuses données archéologiques et botaniques désignent la zone soudano-sahélienne au sudest du Sahara comme l’aire vraisemblable de la domestication du sorgho. Dans cette vaste région, la vallée du Nil en Nubie et au Soudan se distingue, il s’y trouve les sites néolithiques d’occupation humaine ayant livré les plus anciens restes Archéologiques de sorgho [3]. La forme originelle qui a été domestiquée aurait donné la race bicolor présentant dans toutes les régions de culture du sorgho. De son centre d’origine, le sorgho aurait suivi les migrations humaines vers l’Ouest et le Sud de l’Afrique. Il aurait été temporairement isolé dans trois centres de diversifications secondaires dans lesquels il a évolué vers cinq races principales restées inter-fertiles : caudatum est-africain, dura et bicolor dans la zone éthiopienne et sahélienne, guinée ouestafricain et kaffir sud-africain. Sa culture s’étend de nos jours dans toutes les zones tropicales et tempérées. 

Morphologie 

Le sorgho comme la plupart des végétaux supérieurs, dispose d’organes lui permettant d’absorber l’eau et les sels minéraux, et d’assurer les fonctions photosynthétiques pour une croissance et un développement satisfaisants : c’est une plante autotrophe à mécanisme métabolique en C4. Le sorgho possède un système racinaire très développé qui peut atteindre jusqu’à 2 m de profondeur. De par ce système racinaire puissant, le sorgho est une plante ayant la capacité d’extraire les éléments nutritifs et minéraux du sol. Cette particularité explique en partie ses qualités de rusticité et de résistance à la sécheresse. La tige principale est accompagnée de talles issues du développement de bourgeons adventifs. Le nombre de talles par plante varie en fonction des caractéristiques variétales et des conditions de culture. Constituée d’une série de nœuds et d’entre-nœuds, les tiges ont généralement une croissance érigée et présente un tissu interne, la moelle, qui peut être sèche ou juteuse. La hauteur peut varier de 0,6 à 5m et son diamètre de 0,5 à 3cm [4] et [5]. La Feuille de sorgho est composée d’une gaine et d’un limbe. Elle prend naissance à un nœud et recouvre l’entre-nœud de dessus et parfois aussi le suivant. Le nombre de feuilles est corrélatif de la longueur du cycle végétatif, il varie ordinairement de 14 à17 mais peut atteindre 30 chez les plantes moins adaptées .L’inflorescence est une panicule rameuse et terminale de forme et de dimension variables suivant les variétés qui peut être compacte ou ouvert. Le rachis (axe central de la panicule) est composé de branches primaires souvent groupées en verticille tout au long. Ces ramifications primaires portent des ramifications secondaires et tertiaires. La ramification terminale de l’inflorescence est un racème qui porte les épillets par paire. L’épillet de la base est sessile et fertile et comporte deux fleurs. La fleur supérieure de l’épillet inferieur est bisexuée et fertile tandis que la fleur de l’épillet supérieur est male ou stérile. Les fleurs inferieures de chaque épillet sont réduites à une simple glumelle inferieure (lemma) et les épillets sessiles peuvent être aristés. La graine de sorgho est un caryopse ou fruit sec à un seul germe. Elle est composée de trois parties principales : l’enveloppe qui constitue le péricarpe, le tissu de réserve ou albumen et, enfin, l’embryon. Entre le péricarpe et l’albumen peut s’insérer le testa (couche brune hautement pigmentée), sa présence ou son absence est une caractéristique variétale. Figure 1: Graine de sorgho

 Physiologie du Sorgho 

Le sorgho est une espèce monoïque et autogame. Sa grande plasticité adaptative lui permet d’être cultivée dans des systèmes de culture très variés et dans des zones à faible teneur en humidité et à des températures élevées [6]. L’adaptation du sorgho est liée à l’agencement de ses différents organes, à leur coordination fonctionnelle et à leur capacité de perception et de réponse précoces aux contraintes environnementales (humidité du sol, température, lumière, minéraux). Etant une plante de type C4, le sorgho a une bonne efficacité d’utilisation de l’eau (water use efficience), qui représente la quantité d’eau utilisée en gramme par gramme de matière sèche produite. Des études ont montré que le sorgho a besoin de 332 kg d’eau pour produire 1kg de matière sèche [7]. Sa maturité est influencée par la longueur du jour et la température [8]. Certaines variétés de sorgho arrivent à maturité 75 jours après semis, tandis que pour d’autres, cela peut prendre plus de trois 5 mois [9]. Il existe des contenus intéressants de phosphore, de magnésium, de fer, de zinc, de cuivre, de manganèse, de molybdène et de chrome dans le sorgho. Néanmoins, certains sorghos (à grain et fourrage) peuvent produire des composés cyanhydriques en quantités toxiques 

Stade de développement

 Le cycle de développement du sorgho peut être divisé en trois phases [5] et [10]  la phase végétative qui part de la levée à l’initiation paniculaire ;  la phase reproductive qui va de l’initiation paniculaire à la pollinisation ;  la phase de maturation qui termine le cycle et qui va de la pollinisation à la maturité physiologique. Ces trois phases ont approximativement la même durée en conditions non limitantes.  Phase végétative En condition de température et d’humidification favorable du sol, les graines de sorgho (généralement non dormantes) germent : c’est le début de la phase végétative. Cette phase végétative est la période de l’émergence, de la croissance de la radicule, du développement, l’établissement des plantules et de la croissance des feuilles. Les plantes restent en phase végétative environ 30 à 40 jours durant lesquels toutes les feuilles sont formées. Après cette période la croissance se fait par élongation. Chez les variétés qui tallent normalement (sorgho fourrager), les talles prennent naissance à partir des bourgeons adventifs au nœud basal aussitôt après la sortie des racines secondaires. La température optimale pour la croissance végétative se situe le plus souvent entre 33 et 34°C.  Phase reproductive Pour de nombreuses plantes dont le sorgho, la mise à fleurs est contrôlée par la photo périodicité journalière. Les ébauches florales initiales apparaissent 30 à 40 jours après la germination (mais la formation de la fleur peut demander 19 à 70 jours de plus). La floraison se déroule par étapes successives, du sommet vers le bas de la panicule, durant une période de quatre à cinq jours. Les fleurs bisexuées sont composées de trois étamines et d’un ovaire supère uniovulé, surmonté de deux styles à stigmates plumeux. Au moment de la floraison des glumes s’ouvrent et les trois anthères pendent librement. Les deux stigmates sont émis, portés chacun par un style rigide. Les anthères effectuent leur déhiscence lorsqu’elles sont sèches, et le pollen est entraîné dans l’air. Le sorgho est considéré comme une plante autogame (faible taux d’allogamie de 6%). Les glumes se resserrent après la pollinisation qui a lieu le matin, après disparition de la rosée. Dès que la pollinisation opérée, la graine commence son développement. 6  Phase de maturation Durant son développement, la graine suit successivement les étapes laiteuses, début pâteux, fin pâteux. Les graines vertes au début, virent à la couleur caractéristique et contiennent environ 30% d’humidité à la maturité physiologique puis sèchent jusqu’à 10 à 15% durant les 20 à 25 jours qui suivent. La graine peut être récoltée à n’importe quel moment entre sa maturité physiologique et sa siccité. Toutefois, les graines qui ont plus de 12% d’humidité doivent être séchées avant le stockage (House, 1987). A la fin de son cycle, le sorgho voit ses feuilles sécher et tomber progressivement, les plus anciennes en premier lieu. Comme il y a des différences variétales dans l’expression de ce caractère, cette sénescence peut commencer lors du remplissage des grains ou bien après. A cette fin de cycle aussi les racines des plantes moribondes se décomposent et libèrent des composés toxiques qui peuvent nuire la culture de la campagne suivante ; c’est le phénomène d’allopathies [5]. Figure 2 : Stades de développement du sorgho

 Importance du Sorgho dans l’alimentation humaine et ou animale

 Au Sénégal, le sorgho est, la quatrième céréale pluviale cultivée, avec une superficie totale estimée de 188380Ha . Il est principalement cultivé pour son grain, qui constitue un aliment de base pour une grande partie de la population du pays. Les grains de sorgho jouent un rôle primordial dans l’alimentation des populations des régions semi-arides d’Afrique et d’Asie car ils constituent leur principale source d’énergie, de protéines, de vitamines et de minéraux en particulier le fer et le zinc et également source d’amidon riche et pas cher [11]. Sa valeur énergétique est l’une des plus élevées parmi les céréales. Ainsi, pour 100 g de sorgho, celui-ci est plus riche en glucides, fer, 7 magnésium, potassium, calcium et en phosphore que le blé et le mil [12]. Par ailleurs, le sorgho connaît de diverses applications agro-industrielles à travers le monde : brasserie, industrie sucrière et textile, production de bioéthanol, etc. [13]. Cultivé à l’origine pour ses grains utilisés dans l’alimentation humaine et ou animale, le sorgho peut également se substituer au maïs pour produire un ensilage de bonne qualité [14]. En effet, la plante entière du sorgho constitue un bon fourrage. Le sorgho est employé à des fins multiples, notamment pour les matériaux de construction et la production d’énergie [9]. Les résidus de récolte, soit l’ensemble des tiges, feuilles et panicules représentent pour l’agriculteur une importante source pour l’alimentation animale .

Mutagénèse induite 

La mutagenèse est un outil puissant utilisée dans le but d’améliorer des variétés, de créer des matériaux génétiques appropriés pour l’étude de la génomique fonctionnelle, de la reproduction mais aussi pour la compréhension de la base moléculaire de la résistance aux maladies. Diverses approches pour la mutagenèse ont été mises au point et chaque méthode présente des avantages et des inconvénients pour l’étude de la fonction des gènes. Une mutation est une modification de l’information génétique dans le génome d’une cellule, qui peut se faire spontanément lors de la division cellulaire (mutation spontanée) ou sous l’influence d’agents extérieurs appelés mutagènes (mutation induite). Cette dernière ne nécessite aucun transfert de gêne étranger et n’est donc pas soumise à la biosécurité ni à des préoccupations réglementaires [15]. Les mutations peuvent être provoquées par l’action d’agents mutagènes tels que le DES de même que par des éléments de l’ADN qui sont spontanément transposables et qui créent ou augmentent la variabilité au sein d’une population. D’une façon générale, les mutations entrainent des modifications aléatoires dans l’ADN [16], ces modifications se caractérisent soit par des gains ou des pertes de fonction génétique. L’exploitation des mutants peut permettre de localiser et d’identifier des gènes affectés de déterminer leur fonction biologique et d’améliorer la qualité nutritionnelle du grain de sorgho .

 Le sulfate de diéthyle (DES)

 Le DES est un agent alkylant monofonctionnel qui induise des mutations, des aberrations chromosomiques et d’autres altérations génétiques dans une diversité d’organisme et pourrait être cancérigènes chez les animaux. L’alkylation des sites cellulaires nucléophiles par DES se fait via un mécanisme de réaction mixte SN1 / SN2. Le DES est également capable de produire des niveaux significatifs d’alkylation en oxygènes tels que O6 de la guanine et dans les groupes phosphate d’ADN. Les données génétiques obtenues à l’aide de micro-organismes suggèrent que l’e DES peut 8 produire à la fois des mutations de transition GC vers AT et AT vers GC. Il existe également des preuves que les DES peuvent provoquer des insertions ou des suppressions de paires de bases ainsi que des délétions intra-géniques plus étendues. Dans les organismes supérieurs, il existe des preuves claires que le DES est capable de briser les chromosomes, bien que les mécanismes impliqués ne sont pas bien compris [18]. Le sorgho hybride P721N a servi de parent pour le développement de plusieurs populations de cartographie (génétique et physique) ainsi qu’au séquençage du génome. Ce dernier a permis également de générer des populations de sorgho ayant subi une mutagenèse. Les résultats de nombreuses études suggèrent que l’utilisation de mutants induits chimiquement et systématiquement annotés ouvrira de nombreuses pistes de recherche, en particulier celles qui sont axées sur la génomique fonctionnelle et la recherche de la bioénergie [19].