Le caféier de Humblot, originaire de l’archipel des Comores, produit des graines naturellement décaféinées. Pour comprendre l’absence de caféine, l’UMR DIADE, le centre de recherche Nestlé Research en Suisse et une équipe de recherche internationale regroupant des botanistes, des biologistes, des bio-informaticiens et des biochimistes, ont participé au séquençage de son génome et identifié les mécanismes impliqués.

Il existe plus de 124 espèces de caféiers. Seulement deux sont actuellement cultivées tandis que plus d’une dizaine d’espèces sauvages consommées par le passé ont été finalement abandonnées. Parmi celles-ci, le caféier de Humblot est dépourvu de caféine. Enquête multi-acteurs pour comprendre cette particularité.

Coffea humblotiana

© IRD

Une espèce sauvage, résiliente et sans caféine

Le café est produit par deux espèces originaires d’Afrique, l’Arabica et le Robusta. Leur culture fait vivre plus de 100 millions de personnes dans le monde. Non seulement les changements globaux menacent leurs zones de culture mais les activités humaines bouleversent les habitats des espèces sauvages. La majorité d’entre elles sont maintenant menacées. Pourtant ces espèces sauvages, parfois cultivées par le passé, constituent une source potentielle de grande diversité d’adaptation ainsi qu’une réserve étonnante de caractères d’intérêt. Un exemple singulier est l’espèce sauvage, Coffea humblotiana, ou caféier de Humblot endémique des Comores. Découverte à la fin du 19ème siècle, sa culture a été encouragée par le naturaliste Léon Humblot. Elle a été retrouvée en 2010 par une mission de prospection à Mayotte de l’IRD et du Conservatoire Botanique National de Mascarin, mais moins de 100 arbres sont encore présents sur l'île. « La caractéristique de cette espèce sauvage ? C’est l’absence naturelle de caféine dans les feuilles et les graines de la plante », affirme Romain Guyot, généticien à l'UMR DIADE. Bien que cet alcaloïde soit recherché par le consommateur pour son action stimulante sur le système nerveux, il influe négativement sur la qualité de la boisson en participant à l’amertume.

Représentation de la voie de biosynthèse de la caféine. En rouge les enzymes N-methyltransférases impliquées pour la synthèse. L’étape où la voie est bloquée chez Coffea humblotiana est indiquée.

© IRD - Romain Guyot

Un gène disparu, cela change tout !

Pour comprendre l’absence de caféine chez le caféier de Humblot, une approche interdisciplinaire et internationale a été mise en œuvre dans le cadre d’une collaboration avec Nestlé Research, regroupant des chercheurs d’instituts de recherche fondamentale et appliquée. Cette collaboration a permis, grâce à un séquençage de très haute qualité, d’assembler et d’annoter le génome de C. humblotiana, et d’identifier 32874 gènes. Parmi ceux-ci, une famille de gènes appelés N-methyltransférases et impliqués dans la biosynthèse de la caféine, ont été identifiés. « Les produits de ces gènes ont pour fonction de transférer successivement des groupements méthyl ?dérivé du méthane, CH4à partir de la xanthosine?base azotée associée à un sucre comme précurseur pour aboutir en 4 étapes à la synthèse de la caféine », explique Romain Guyot. Or, chez le caféier de Humblot, le dernier gène de cette voie, en charge d’ajouter un groupement méthyl à la théobromine?Alcaloïde à propriétés diurétiques et cardiotoniques a complétement disparu, et avec lui une petite portion du chromosome qui le porte ! L’absence de ce gène est suffisante pour bloquer la synthèse de la caféine, sans provoquer une accumulation de la théobromine, composé au goût amer que l’on retrouve dans les graines du cacaoyer.

Mission de prospection de Coffea humblotiana dans la forêt primaire du Mont Bénara, au centre de Mayotte

© IRD

Un pas essentiel vers la culture du décaféiné au naturel

D’autres espèces sauvages de caféiers, eux aussi dépourvus de caféine et de théobromine, devront être analysées pour comparer les mécanismes moléculaires mis en œuvre. Toutefois la découverte de ce processus biochimique chez le caféier de Humblot est déjà un pas essentiel : ces connaissances fondamentales seront valorisées par le développement d’un café naturellement décaféiné. Mais ces travaux doivent surtout promouvoir la protection et la conservation des espèces sauvages de caféiers. Celles-ci offrent des solutions originales face aux problèmes tels que les changements climatiques ou la tolérance à certaines maladies.
 

Publication : Raharimalala, N., Rombauts, S., McCarthy, A. et al. L'absence du gène de la caféine synthase est impliquée dans le statut naturellement décaféiné de Coffea humblotiana, une espèce sauvage de l'archipel des Comores. Sci Rep 11, 8119 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-87419-0


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Contact science : Romain Guyot IRD, UMR DIADE romain.guyot@ird.fr


Contacts communication : Fabienne Doumenge, Julie Sansoulet communication.occitanie@ird.fr