Origines du café arabica : un croisement des espèces eugenioides et canephora beaucoup plus ancien que prévu

Recherche en botanique et en évolution génétique

Une équipe internationale de chercheurs a réalisé en avril 2024 une percée majeure dans la compréhension des origines du caféier de l’espèce arabica (Coffea arabica), dont le grain est le plus consommé au monde. Leurs travaux, publiés dans la prestigieuse revue Nature Genetics, révèlent que cette espèce est née il y a environ 500 000 ans, soit bien plus tôt qu’on ne le pensait.

Une équipe internationale de chercheurs a récemment levé un voile sur l’histoire évolutive du café Arabica (Coffea arabica), l’espèce qui fournit près de 60 % de la production mondiale de café. Leur étude, publiée en avril 2024 dans la revue Nature Genetics, retrace les origines génétiques de cette plante aujourd’hui très appréciée, et met en lumière les étapes clés de sa domestication.

Le café Arabica est issu d’une hybridation naturelle entre deux espèces sauvages, Coffea canephora (Robusta) et Coffea eugenioides. Cet événement de polyploïdisation (multiplication du nombre des chromosomes), qui a donné naissance à une plante dotée de deux jeux complets de chromosomes, se serait produit il y a entre 350 000 et 610 000 ans. Les chercheurs ont séquencé le génome de plusieurs variétés du C. arabica ainsi que de ses espèces parentes, permettant de confirmer une remarquable conservation de la structure génomique entre les parents diploïdes et leur descendant allotétraploïde.

La domestication du Coffea arabica

L’étude révèle également que le café Arabica a connu plusieurs goulets d’étranglement génétiques avant sa domestication. Une séparation entre les populations sauvages et celles à l’origine des cultivars actuels s’est produite il y a environ 30 500 ans, suivie d’épisodes de migration entre ces deux groupes jusqu’à une période plus récente. La domestication proprement dite aurait commencé au Yémen entre les xv^e et xvi^e siècles, avant que le café Arabica ne se diffuse à travers le monde. Les lignées actuelles, Typica et Bourbon, trouvent leurs origines dans ces premiers transferts.

L’un des enjeux majeurs de cette recherche est d’explorer les mécanismes génétiques à l’origine de la faible diversité génétique du café Arabica. Ce manque de variabilité en fait une plante particulièrement vulnérable aux maladies, notamment la rouille du caféier (Hemileia vastatrix). Cependant, certaines variétés modernes intègrent des gènes de résistance issus de l’hybridation avec Coffea canephora, comme le montre l’exemple du café de Timor, un hybride spontané apparu en 1927. L’espèce C. canephora est en effet beaucoup plus résistante que sa cousine, ce qui lui permet d’être cultivée dans les plaines ou à basse altitude.

Grâce aux avancées de la génomique, les chercheurs espèrent que ces résultats contribueront à l’amélioration des programmes de sélection variétale. L’objectif est de développer de nouvelles variétés d’Arabica plus résilientes face aux maladies et aux changements climatiques, tout en préservant les qualités gustatives qui font la renommée de cette espèce.

Un patrimoine génétique réduit pour une espèce vulnérable

Une plante, expédiée à Amsterdam en 1706, a été utilisée pour établir la culture de l’arabica dans les Caraïbes en 1723. Indépendamment, les Français ont cultivé l’arabica sur l’île Bourbon (actuellement la Réunion), et les descendants d’une seule plante qui a survécu jusqu’en 1720 forment le groupe Bourbon contemporain. Les cultivars d’arabica contemporains descendent de ces lignées Typica ou Bourbon, à l’exception de quelques écotypes sauvages originaires des forêts naturelles d’Éthiopie.

Jarkko Salojärvi, Patrick Descombes et al., « The genome and population genomics of allopolyploid Coffea arabica reveal the diversification history of modern coffee cultivars », Nature Genetics, 2024

L’aventure mondiale de l’arabica, dont la culture s’est étendue au fil des siècles dans les autres régions tropicales – en Amérique centrale et en Asie – ne tient qu’à quelques plants : c’est ainsi qu’un unique pied survivant sur l’île Bourbon (aujourd’hui La Réunion), dans les années 1720, a donné naissance à tout un groupe de variétés modernes, tandis qu’un autre plant envoyé à Amsterdam en 1706 a permis d’établir la culture du café dans les Caraïbes. Cette histoire explique pourquoi nos cafés actuels sont si peu diversifiés génétiquement.

Or, la diversité génétique d’une espèce influe directement sur sa capacité à résister aux agressions de son environnement, comme les espèces parasites. En raison de son origine allotétraploïde récente et de ses fortes contraintes au cours de son histoire, Coffea arabica est sensible à de nombreux parasites et maladies des plantes ; et les lignées classiques Bourbon et Typica ne peuvent guère être cultivées que dans quelques régions du monde

Selon les auteurs de l’étude, les outils génomiques modernes et une compréhension détaillée de l’origine et de l’histoire de la sélection des variétés contemporaines « sont essentiels pour développer de nouveaux cultivars d’arabica, mieux adaptés au changement climatique et aux pratiques agricoles ». La récente découverte génomique sur le Coffea arabica pourrait alors permettre d’identifier « des régions génomiques candidates associées à la résistance aux agents pathogènes ».

L’étude de Jarkko Salojärvi, Patrick Descombes et al. marque ainsi une étape importante dans la compréhension de l’évolution du café Arabica et ouvre la voie à des stratégies de conservation et d’amélioration plus efficaces pour l’une des cultures les plus prisées au monde.

André Roussainville

Notices botaniques

Genre Coffea : genre de plantes de la famille des Rubiacées, qui comprend plus de 130 espèces d’arbres ou d’arbustes originaires des régions tropicales d’Afrique ou d’Asie.

Coffea arabica, ou caféier d’Arabie : arbuste pouvant atteindre 9 à 12 mètres de haut, originaire des hauts plateaux d’Afrique de l’Est. Il possède des feuilles vert brillant ; ses fruits, des drupes appelées cerises, sont de couleur rouge vif ou violette à maturité. Il croît entre 200 et 2000 mètres d’altitude. Il a été décrit scientifiquement pour la première fois en 1592 par le botaniste italien Prosper Alpin (1553-1616). Le taxon actuel a été créé par Linnée en 1737.

Coffea canephora, ou caféier robusta : arbuste originaire d’Afrique équatoriale (du Libéria à la Tanzanie), pouvant atteindre 4 à 8 mètres. Son apparence est similaire à celle du C. arabica. Son taxon a été créé en 1897

Coffea eugenioides : originaire des hautes terres d’Afrique de l’Est, ce caféier a été décrit par le botaniste britannique Spencer Le Marchant Moore (1850-1931), et son taxon publié en 1907. Il croît dans les forêts de plaine de la ceinture du lac Victoria au Kenya, et des zones forestières plus sèches en Ouganda, à des altitudes variant entre 700 et 1800 mètres. Le qualificatif spécifique eugenioides signifie « ressemblant à Eugenia », un genre de plantes à fleurs de la famille des Myrtacées.

Glossaire

Allopolyploïde : polyploïde stable produit par hybridation, par addition de deux lots diploïdes de chromosomes égaux en nombre mais provenant d’espèces différentes.

Chromosome : élément microscopique constitué d’une molécule d’ADN et de protéines, et porteur des gènes, supports de l’information génétique d’une espèce ou d’un groupe d’espèces.

Cultivar : variété d’une espèce végétale obtenue en culture, généralement par sélection.

Domestication : transformation d’une espèce sauvage en une espèce soumise à l’exploitation de l’homme, en vue de lui fournir des produits ou des services.

Espèces parentes : espèces ayant en commun des caractères génomiques

Génome : ensemble de l’information génétique d’un organisme contenu dans chacune de ses cellules sous la forme de chromosomes.

Goulet d’étranglement génétique : épisode de réduction sévère de la population au cours de l’évolution d’une espèce, suivi d’une nouvelle expansion démographique. Il entraine une réduction de la diversité génétique de l’espèce.

Polyploïdisation : processus de multiplication du nombre des chromosomes d’une espèce, aboutissant à la polyploïdie.

Ressources complémentaires en ligne

Ressource : The genome and population genomics of allopolyploid Coffea arabica reveal the diversification history of modern coffee cultivars (nature.com)

Ressource : Les génomes du café Arabica et de ses parents enfin déchiffrés (ird.fr)

Ressource : Coffee history under the genomic lens (nature.com)

Ressource : Coffea eugenioides. Espèce de caféier de la famille des Rubiacées (sambuc.fr)

Ressource : Allopolyploïde et allopolyploïdie (cnrtl.fr)

Ressource : Polyploïdisation (cnrtl.fr)

Entités nommées fréquentes : Coffea, Arabica, Bourbon, Nature Genetics, Typica.