Apios americana

Apios americana, la glycine tubéreuse est uneespècedeplantedicotylédone,légumineuse(fixatrice d'azote), de lafamilledesFabaceae,sous-familledesFaboideae, originaire d'Amérique du Nord.
Cetteherbacée,vivace,grimpanteproduit des gousses contenant des graines comestibles, ainsi qu'un chapelet de tubercules souterrains, également comestibles (ingrédient de base des anciensNord-Amérindiens). On lui a récemment découvert plusieurs propriétés médicinales : immunostimulant, anticancéreux, anti-hyperglycémique, hypotensif et anti-inflammatoire. La végétation aérienne disparait en hiver, pour réapparaitre au milieu du printemps. La culture de tubercule d'Apios semble pouvoir devenir une nouvelleculture vivrièrede haute valeur nutritionnelles et en matière de santé, mais elle pose encore quelques difficultés.
Glycine tubéreuse, haricot sauvage, haricot-pomme de terre, apios d'Amérique, pénacs ou patates en chapelet.
SelonCatalogue of Life(26 août 2018)
SelonTropicos(26 août 2018)(Attention liste brute contenant possiblement des synonymes) :
Deux nombres de chromosomes sont trouvés pour cette espèce selon les cas : 22 ou 33. Le premier a été interprété comme diploïde, et le second, comme triploïde (forme prédominante dans la partie nordique de l'aire de répartition de l'espèce en Amérique).
Cette liane, de même que sa proche cousine (rare et menacée d'extinction)A. priceanaappartient à un genre botanique qui a précocement divergé de la famille desPhaseoleae(laquelle a aussi donné naissance auharicot vertet ausoja, auharicot mungoet auharicot adzuki, sources de culture vivrières importantes pour l'humanité) ; Les deux espèces nord-américaines (A. americanaetA. priceana) sont génétiquement plus étroitement liées entre elles que ne le sont l'une ou l'autre de leurs parents asiatiques.Leurs populations ancestrales pourraient avoir migré d'Asie à la fin duMiocèneet au début duPliocènevia ledétroit de Béring.Une analyse detranscriptomesa permis de détecter un événement detranslocationqui, en Asie orientale, a fait apparaître le genreApiosen séparant ce groupe taxinomique de deux autres espèces de lianes (le haricotPhaseolus vulgariset laGlycine max).
Dans la nature, les apios présentent une grande variété intraspécifique et intra populationnelle, même au sein de la descendance d'une même plante.
Simon Joly et Anne Bruneau ont en2004noté que lapolyploïdiede l'espèce est l'une des sources de sadiversité génétique. Dans la nature,Apios americanapossède en effet à la fois des populationsdiploïdeset des lignéestriploïdes(ces dernières étant principalement situées à l'Est de l'Amérique du Nord, zones qui fut couverte de glace lors de la glaciation du Wisconsin il y a 18 000 ans ; cette distribution serait donc une relique de la sélection et/ou recolonisation postglaciaire du nord de l'Amérique).Joly et Bruneau ont pu reconstituer la généalogie du gène de l'histonenucléaire H3-D. Ils en concluent que l'autotriploïdie a évolué à au moins trois reprises chez cette espèce, et que l'hétérozygotieest fréquente chez les triploïdes. De manière générale l'autotriploïdieest réputées peu avantageuse évolutivement parlant, car associée à des taux élevés de stérilité, mais elle peut présenter un potentiel évolutif intrinsèque, outre qu'elle est aussi une première étape vers latétraploïdie.
Les dates defloraisonsemblent génétiquement programmée en fonction de la latitude du site où vivait la plante-mère.
Cetteplante grimpanteest une liane mesurant de 1 à 6mde long.
Apios americanase rencontre dans lesprairies humides, sur les rives descours d'eauet des étangs, dans les marécages et les sols humides des zones boisées.
L'aire de répartitionoriginelle d’Apios americanas'étend enAmérique du Nord, dans l'est et le sud du Canada (Nouveau-Brunswick,Nouvelle-Écosse,Ontario,Québec) et dans le centre-est desÉtats-Unis, duMaineet duVermontjusqu'à laVirginieet à laFlorideet de l'IllinoisauTexas, et vers l'ouest jusqu'auNebraskaet auColorado.
Cette espèce de lisière et deripisylveproduit des haricots plus légers que l'eau, ce qui contribue à sa distribution le long descours d'eau. L'espèce se reproduit aussi par la dispersion de ses tubercules, quand une berge s'effondre sous l'effet de l'érosion par un cours d'eau.
C'est un hôte pour la larve d'Epargyreus clarus.
Longtemps restée mystérieuse, elle est encore mal comprise.
Dans une partie de son aire de répartition (ex. :au nord du Connecticut), la plante ne semblait presque jamais fécondée (allogamie) ni autoféconde (autogamie), ce qui a ensuite été d'abord expliqué par le fait que ces populations sont en réalité composées presque uniquement de clones triploïdes stériles issus de tubercules.
Néanmoins, quand on a tenté d'utiliser ailleurs cette plante pour la cultiver, hormis dans les zones chaudes, la fécondation semble mal se faire et l'autofécondation absente. En1988, Bruneau et Anderson attribuent cela à une auto-incompatibilité partielle, et à un faible taux de visites florales par les abeilles coupeuses de feuilles (Megachilespp.) qu'ils considèrent comme étant le seul pollinisateur légitime. Une analyse de transcriptomes ain fineconfirmé qu'aucune autofécondation ne semble possible, mais plusieurs parents polliniques ont été observés dans certaines gousses individuelles.
Chez la glycine tubéreuse, levexillumde la fleur évolue peu lors de la transformation du bouton en fleur, formant ainsi une cavité sombre et une ouverture plus lumineuse à sa base.En théorie, certains insectes sont attirés par l'odeur des inflorescences cachées dans la fleur. Quand ils cherchent à atteindre l'entrée de la cavité, ils déclenchent un mécanisme de libération explosive de pollen (mécanisme non répétable) à partir des stigmates. Ces derniers projettent un fluide collant qui maintient le pollen sur le visiteur. Au vu de ce mécanisme et de la forme de la fleur, Westerkamp et Paul (1993) évoquent une fécondation myiophile (par des mouches) alors que toutes les autres Fabaceae sont réputées êtremélittophileou à prédominance mélittophile. Du point de vue de sa pollinisation, la glycine tubéreuse serait alors une exception dans sa famille.
L'hypothèse de la fécondation par des mouches est injustifiée, faute de preuves tangibles et parce qu'uniquement basées sur l'étude morphologique de fleurs prélevées sur un spécimen dejardin botaniqueeuropéen ; selon Anne Bruneau (auteure d'une thèse sur le sujet en 1986)et Gregory J. Anderson (1994), les seuls pollinisateurs légitimes de cette plante sont les abeilles mégachilidés.
Au sein de deux populations étudiées dans leConnecticut, sur 299 fleurs suivies, seules 10 % environ ont libéré leurpollenet parmi celles ci seules la moitié ont produit des fruits. Il semble donc que ce populations se maintiennent surtout parmultiplication végétatived'individusdiploïdesoutriploïdes, mais qu'elles peuvent étendre leur aire de répartition et conserver leur variabilité par reproduction sexuée des diploïdes.
La glycine tubéreuse a l'avantage, par rapport à lapomme de terre, de ne pas nécessiter d'engraispour son bon développement et de fournir simultanément des « pommes de terre » et (en climat chaud uniquement) des « haricots » présentant un bon intérêtdiététiqueet en matière de goût.
Ils se forment à faible profondeur et sont disponibles toute l'année, et ils sont abondants (jusqu’à 2kgpar plante bien développée).
Caractéristiques culinaires : bouillis ou cuits à la vapeur, leur texture est proche de celle d'une pomme de terre mais parfois plus fine ou plus farineuse. Leur goût évoque un mélange des saveurs denoisette, de cacahuète (Arachis hypogaea) et depatate douce, qui semble plaire à un nombre important de personnes.
Ses caractéristiques nutritionnelles et ses composants semblent varier entre lignées et selon les contextes culturaux, mais restent intéressantes dans tous les cas avec une haute teneur enamidonet surtout enprotéines(trois fois plus que lapomme de terre), ces tubercules s'avèrent très nutritifs. Des études sur le modèle animalmurinmontrent cependant qu'ils doivent être cuits; car contenant desinhibiteurs de protéasenocifs mais détruits par la cuisson.
Des travaux récents (2018) portant sur ses métabolites secondaires et ses activités biologiques ont mis en évidence dans le tubercule une nouvellecoumaronochromone, un dérivé 3-hydroxycoumaronochromone qui est : (2R, 3S)-3,7,4′-trihydroxy-5-methoxycoumaronochromone, ainsi que deux glucosides d'isoflavones nouveaux : 7,2′, 4′-trihydroxy-5-methoxyisoflavone-4′-O-β-d-glucopyranoside, et 5,7,4′-trihydroxyisoflavone-7-O-β-d-gentiotrioside ; et dix-sept composés déjà connus (2, 4 et 6-20) y ont aussi été retrouvés. Sept de ces vingt composés semblent avoir une activitéanti-inflammatoire(en laboratoire ils inhibent significativement la production d'oxyde nitriquedans les cellules RAW 264.7, le plus actif étant la nouvellecoumaronochromone.
Ils sont comestibles cuits et lagoussepeut être consommée à la manière duharicot vert.
En complément des usages amérindiens traditionnels, de nouvelles recettes ont été proposées qui semblent surtout concerner les tubercules :
Sur sonaire naturelle de répartition, cette espèce a été l'une des plus importantes plantes alimentaires pour la plupart des tribusamérindiennesd'Amérique du Nord avant l'arrivée des Européens. Ses tubercules poussent en effet facilement en bonne quantité (plus de 2kgpar plant) et sont disponibles tout au long de l'année sans effort particulier puisqu'ils poussent proches de la surface du sol. Les Amérindiens en récoltaient généralement les fruits et tubercules directement dans la nature et ils les mangeaient crus (ils ont alors une saveur piquante) ou cuits. Quelques tribus avaient transplanté des lianes près de leurs campements, mais selon Beardsley (1939) les Apios n'avaienta priorijamais été véritablement cultivés.En1612Strachey dans ses observations des peuples autochtones de Virginie dit qu'« en juin, juillet et août, ils se nourrissent de racines de tockohow, de baies, d'arachide, de poisson et de blé vert… ».En1749, le botaniste suédois voyageurPeter Kalmécrit :« Hopniss ou Hapniss était le nom indien d'une plante sauvage, qu'ils mangeaient à cette époque… Les racines ressemblent à des pommes de terre et étaient bouillies par les Indiens qui les mangeaient à la place du pain ».
À l'Est du Canada, Le Jeune (missionnaire jésuite), rapporte que les peuples autochtones là-bas« mangeraient, en outre, des racines, comme les bulbes du lys rouge ; … un autre que nos Français appellent 'Rosaire' parce qu'il se distingue par des tubercules sous forme de billes ».
Le premier auteur Rafinesque a observé que le peuple des Cris cultivaient la plante à la fois pour ses tubercules et ses graines.En1885Brinton dit du peuple Lenape :« Des fruits et des plantes sauvages, ils consommaient les tubercules esculents et nutritifs sur les racines du haricot sauvage,Apios tuberosa… que les Indiens appelaient hobbenis… ».En1910, selon Parker lesIroquoisconsommaient des quantités importantes d'arachides jusqu'à une trentaine d'années avant son récit.
Les Documents de Paris datés de1666notent que la sixième tribu de la deuxième division des Iroquois a été identifiée comme « celle de la pomme de terre, qu'ils appellent Schoneschironon » et une illustration de tubercules se trouve dans ces Documents avec l'explication :« C'est la manière dont ils peignent la tribu de la pomme de terre ». Et Gilmore cite l'utilisation d'« arachides » par les tribus Caddoan et Siouan de la région dufleuve Missouri, alors que Prescott et Palmer notent leur utilisation chez les Sioux.
Les peuples amérindiens consommant ces tubercules les préparaient de manières variées, par exemple frits dans de la graisse animale ou transformés en farine après séchage. De nombreuses tribus les épluchaient puis les séchaient au soleil, comme les Menomini qui traditionnellement construisaient des échafaudages d'écorce de cèdre recouverts de nattes pour y sécher leurs tubercules en vue de l'hiver. Ces Menomini séchaient parfois les tubercules dans du sirop d'érable ou en faisaient une conserve en les faisant bouillir dans du sirop d'érable. Les Potawatomi traditionnellement faisaient bouillir leurs tubercules. La préparation traditionnelle chez lesMeskwakiet lesChippewaconsiste à peler, étuver, trancher et sécher les tubercules. LesChippewales ont historiquement utilisés comme une sorte d'assaisonnement dans tous leurs aliments. Les premiers colons européens en ont eux-mêmes beaucoup consommé.
Asa Gray, célèbre botaniste américain, a en1874affirmé que si la civilisation avancée avait commencé en Amérique, les apios auraient été la première culture de tubercules comestibles développée, et auraient tenu leur première place face à la concurrence de lapomme de terreet de lapatate douce.
Ceux-ci ont appris des peuples autochtones à utiliser l'Apios qui s'est alors mêlé à l'histoire des colonies américaines et de l'Europe. Lors de ses voyages en Nouvelle-Angleterre en1602,John Breretondit avoir été soutenu par les qualités« de bonne viande »et« médicinales »de l'arachide américaine. En1613, les fidèles de Biencourt àPort-Royalmangeaient ses tubercules pour mieux survivre dans ce Nouveau Monde. L'arachide américaine fut un facteur important dans la survie des colons lors des premiers hivers de leur établissement.
En1623,« n'ayant plus qu'une petite quantité de blé », ils furent« contraints de vivre d'arachides… et de telles autres choses que le pays offrait… et qu'on se procurait facilement… »; ils ont appris à trouver et à préparer l'arachide américaine par le peupleWampanoag. Cette « arachide » figurait probablement au menu de la fête des récoltes de novembre1621, considérée comme le premierThanksgiving, bien que seule lavenaisonait été spécifiquement mentionnée comme aliment lors de ce repas par un témoin oculaire de Pilgrim.
Le philosopheHenry David Thoreaua commenté la saveur de noisette et la texture de cette plante (en octobre1852).
L'Apios a peut-être été expédiée en Europe dès1597. On a tenté d'acclimater ou domestiquer la plante en Europe en1635mais ces premières introductions en Europe semblent avoir entraîné peu ou pas d'assimilation du nouvel aliment dans le régime alimentaire européen ; ses conditions de culture ne permettaient pas sa fructification (il pouvait néanmoins être reproduit via ses tubercules).
Ce n'est qu'en1885qu'elle est citée parmi les plantes maraîchères parVilmorin-Andrieuxen1885etmise sur le marchépour la première fois le 2 janvier1886par les grainetiers Vilmorin-Andrieux, mais sans succès, probablement en raison des deux années d'attente avant sa pleine maturité contre seulement un an pour la pomme de terre..
C'est l'une des plantes réévaluées en1845enIrlandelors de la famine de la pomme de terre (National Academy of Sciences 1979). Cette plante a été l'un des aliments de base dans certaines régions de l'Inde.
Dans lesannées 1970, on s'intéresse au génome du genreApios.
En1985, laLouisiana Agricultural Experiment Stationlance une évaluation du potentiel vivrier des apios (Blackmon et Reynolds 1986).
En1986, des recherches basées sur lagénétiquesemblent permettre de réduire à un an (au lieu de deux) l'âge de maturité et d'améliorer sa productivité (3,7kgde tubercules par pied).
Cette liane est souvent citée en Europe dans les projets ou réalisations deforêt comestible, où elle peut être installée côté sud de manière à pouvoir coloniser un arbre-support…
Selon Reed et Blackmon (1985), dans la Nature les Apios poussent sur des sols tourbeux, gorgés d'eau et acides où ils ont peu de concurrents, mais selon B.D. Reynolds et ses collègues (1990) les essais de culture montrent qu'ils poussent encore mieux sur des sols bien drainés, ajoutant qu'un sol trop acide (pH inférieur à 5) ou trop basique (8 ou plus) limite leur croissance et qu'« une humidité adéquate est importante, mais un excès d'humidité favorise des rhizomes plus longs ».
Un terrain léger et chaud, même acide mais riche et assez humide au moins la première année lui conviendrait le mieux. Cette liane produit rarement ses fruits en climat froid ou venteux, mais elle se multiplie abondamment et produit des tubercules. Elle apprécie les apports d'eau et la culture en palissage ou sur un support naturel permettant que les graines ne soient pas en contact avec le sol.
Au niveau climatique, les glycines tubéreuses craignent relativement le froidavec une zone de rusticité comprise entre -6°C et -1°C.
Ses graines sont récoltées (dans les gousses) dès que ces dernières commencent à sécher, sinon certaines gousses se casseront.
Lesemisse fait au printemps quand le sol est réchauffé. Les graines mettent 10 à 30 jours pour germer (dans des boulettes de tourbe par exemple) et les plantules ne sont pas vigoureuses ou meurent facilement. Une technique consiste à pincer la plantule jusqu'aux premières feuilles pour éviter que les plantes s'enroulent les unes dans les autres et encourager le développement racinaire avant la plantation. Le pincement risque cependant de favoriser l'infection microbienne de la plantule.
La glycine tubéreuse se reproduit mieux (mais alors avec moins dediversité génétique) à partir d'un tubercule-mère, cependant la taille et le contenu du tubercule ne sont pas prédictifs de la future récolte : par exemple, les grains d'amidon des tubercules maternels et infantiles diffèrent tant par leurs structures que par leurs propriétés.
Ses tubercules peuvent persister des mois dans le sol sans pourrir, même si ce sol est détrempé, ce qui permet une période de récolte prolongée ; de plus ils peuvent encore être conservé au frais dans du sable avant plantation ou consommation. Après la récolte, les tubercules peuvent aussi être lavés, séchés à l'air jusqu'à ce qu'ils ne soient plus humides en surface, puis stockés dans des sacs en plastique à 5 °C dans l'obscurité jusqu'à leur utilisation. S'ils étaient stockés dans un environnement à faible humidité ils se dessécheraient et mourraient.
Selon B. D. Reynolds et ses collaborateurs (1990), alors que les graines n'entrent pas en dormance,« les tubercules ont des propriétés de dormance qui semblent être associées augénotypeet peut-être à leurs positions relatives le long du rhizome »; stocker un tubercule à 5 °C durant deux à trois mois semble suffisant pour lever la dormance, mais les germinations de tubercules après plantation sont rarement uniformes, précisent-ils.
Les tubercules (intacts) se plantent de mars à mai, à 10cmde profondeur, tous les mètres. Des bourgeons s'y formeront à l'extrémité distale des tubercules, d'où naissent de nouvelles pousses et de nouveaux rhizomes. En 1990, B. D. Reynolds et ses collaborateurs ne recommandent pas de couper les tubercules en sections avant la plantation sans une évaluation plus poussée, car les tubercules les plus gros donneront une pousse plus précoce et à croissance plus rapide.
Les tubercules sont récoltables toute l'année (à partir de la deuxième ou troisième année) mais certains recommandent d'attendre les premiers gels, les tubercules ayant alors le meilleur goût; ils se conservent en silo au frais (dans une cave par exemple).
Les racines séparées en automne peuvent fournir de nouveaux pieds pour l'année suivante (les tiges ne sortant pas de terre toutes les ans à la même place, et il arrive que la liane ne repousse pas durant un an pour ressortir l'année suivante ; il est donc difficile de contrôler et de planifier la disposition future des plantes). Il convient de protéger les jeunes plants des limaces qui en sont friandes, de prévoir un support pour que la liane puisse, à partir de juin, grimper et de prévoir un paillage si les hivers sont froids. Si en été le milieu est chaud et sec, la plantation doit se faire à mi-ombre.
B. D. Reynolds et ses collègues (1990) notent que« l'évaluation visuelle des tubercules récoltés au hasard dans des sites sauvages n'a pas été fiable pour prédire la performance [de cultures] dans des conditions de terrain »et la plante semble produire moins de tubercules quand elle produit plus de graines.
Depuis lesannées 1980plusieurs lignées de sélection améliorées ont été produitespardomesticationetculture sélective. De même que l'étude de sagénétique, ils ont été rendus difficiles par le fait que lapollinisationen serre est peu productive (moins de 10 % des fleurs donneront une gousse) et la pollinisation manuelle est difficile et encore moins efficace (échecs, gousse avortant ou graines non viables).
De plus, des souches provenant d'origines géoclimatiques différentes ont des floraisons asynchrones qui empêchent lapollinisation croisée. Unetailledes plantes à floraison plus précoces peut alors retarder ces floraisons et permettre des« croisements semi-contrôlés ». La pollinisation naturelle par les insectes est de loin la plus efficace, il est donc utile de cultiver cette plante dans un environnement favorable aux pollinisateurs qui semblent partout plus ou moins en voie de régression.
Plus récemment en 2016, 21 associations entre des marqueurs génétiques et des traits biologiques ont été établies pour au moins 11 traits, ce qui pourrait permettre d'améliorer les souches cultivées.
La glycine tubéreuse est depuis longtemps cultivée enRoumaniepour ses tuberculesmais elle ne l'est à grande échelle qu'au Japon où elle a été introduite, sans doute lors de lapériode Meiji(1868-1912), peut-être accidentellement avec des plants de pommiers importés d'Amérique du Nord, ou délibérément commeplante ornementale. Les habitants de l'île principale deHonshuet de l'île nord d'Hokkaido, déjà familiers d'une plante sauvage parente :Apios fortunei(diteodoimoen japonais) l'ont consommé en temps de disetteet dans la préfecture d'Aomori, où se concentre les cultures de cette liane, ils en ont fait une spécialité culinaire appréciée depuis au moins un siècle.
Elle est également cultivée dans les préfectures voisines d'Akitaet deMiyagiainsi que dans la partie sud de Honshu dans la préfecture deTottorimais dans une moindre mesure.
AuJapon, les efforts duDKiyochika Hoshikawa pour promouvoir la culture de cet aliment au Japon ont pu s'appuyer sur une série d'articles scientifiques montrant les bienfaits pour la santé des tubercules. Les sites Web japonais qui vendent de l'arachide américaine continuent de mettre l'accent sur ses bienfaits pour la santé dans leurs efforts de marketing; après lacatastrophe nucléaire de Fukushima, des contrôles de taux de césium ont été faits des récoltes faites sur cette plante dans la préfecture centrale deTochigi.
EnCorée du Sud, deux lignées de cette plante (variétés « rouge » et « verte ») ont été testées en culture sur l'île de Jejupour les bienfaits nutritionnels de leurs tubercules (elles ne donnent pas de haricots). Le rendement des premiers essais était compris entre 500 et 800 kg/are selon les lignées et les conditions culturales, la lignée rouge étant un peu plus productive. Dans ce contexte particulier et pour ces lignées, pour trois dates de plantation de tubercules testées (1avril, 16 avril et1mai) le meilleur rendement correspondait à la plantation du 16 mai.
Ses intérêts nutritionnels (protéines, digestibilité, valeur énergétique) semblaient rendre cette plante intéressante comme fourrage pour des ruminants brouteurs, mais sa lenteur d'installation de croissance, ses besoins et ses rendements font qu'elle ne répond pas aux besoins des éleveurs.
On maitrise saculture in vitrodepuis lesannées 1990, mais la micropropagation par cette voie peut uniquement produire des populations clones qui nes'adaptentpas à leur environnement.
Les plantules semblent vulnérables aux microbes et auxgastéropodestandis que la plante adulte peut être attaquée par divers insectes phytophages, dont la punaiseAcrosternum hilare.
C'est la partie de la plante qui semble présenter le plus d'intérêt pour la santé ou en tous cas qui a été la plus étudiée de ce point de vue :
Elle ne semble pas avoir été utilisée par lesmédecines traditionnelleset n'a fait l'objet que de peu d'études pharmacologiques, mais :
Elle semble aussi présenter un intérêt médical (prévention dudiabète) :