La croissance du thé

Vers l’an 500, selon la légende, le moine bouddhiste Bodhidharma passa neuf ans face à la paroi d’une grotte, méditant silencieusement tout en restant éveillé et concentré. Mais il finit par s’assoupir et, à son réveil, il était tellement en colère contre lui-même qu’il s’arracha les paupières et les jeta au sol avec dégoût. De cette chair rejetée poussa une plante à partir de laquelle les disciples de Bodhidharma pouvaient fabriquer une boisson qui stimulait leur esprit et calmait leurs nerfs. C’était le premier théier, et la boisson était parfaite pour les moines méditants.

Le génome de la plante récemment séquencé raconte une histoire différente, cependant, ce qui signifie que les scientifiques devront construire un récit plus plausible de la transformation du thé, d’une plante poussant à l’état sauvage en Chine à une culture qui est la base de la deuxième boisson la plus populaire au monde, après l’eau. Chaque jour, la population mondiale consomme plus de 2 milliards de tasses de thé. Le thé est cultivé commercialement dans plus de 60 pays et donne une récolte annuelle de plus de 5 millions de tonnes de feuilles, qui sont cueillies ou coupées à partir de la croissance la plus fraîche des plantes.

Le voyage du théier se reflète dans son nom, Camellia sinensis. Camellia indique que le thé est une plante ligneuse, étroitement liée aux buissons ornementaux qui ont gagné une place dans d’innombrables jardins en raison de leurs fleurs, et sinensis signifie ses origines chinoises.

La propagation de la production et de la consommation de thé de la Chine au reste du monde est bien documentée. Le thé a été apporté au Japon par un autre prêtre bouddhiste vers l’an 1200. Les Hollandais ont apporté le thé en Europe en 1610, et les Anglais y ont pris goût environ 50 ans plus tard. Jusqu’au milieu du XIXe siècle, la Chine a approvisionné l’Occident en thé, mais après des décennies de tensions, qui ont abouti aux guerres de l’opium, la Grande-Bretagne a cherché à cultiver le thé pour elle-même en Inde. À partir de là, la culture du thé s’est répandue dans l’Empire britannique et au-delà.

Mais il est plus difficile de déterminer quand, où et pourquoi le thé a été domestiqué pour la première fois, car cela s’est produit avant que des documents écrits fiables ne commencent à être conservés. On pense qu’il a d’abord été utilisé en Chine comme plante médicinale, probablement pour ses propriétés légèrement stimulantes, avant de devenir une boisson vénérée pour ses saveurs délicates. Selon les estimations actuelles, cette première utilisation remonte à 3 500-4 000 ans. Mais « la première mention sans ambiguïté du thé dans un texte provient d’un contrat de travail datant d’environ 2 000 ans », explique Lawrence Zhang, historien à l’université des sciences et des technologies de Hong Kong. « L’une des choses que le domestique était censé faire était d’aller au marché et d’acheter cette plante pour son maître. »

La plus ancienne preuve archéologique de la consommation de thé s’inscrit dans une période similaire. En 2016, les composants moléculaires distinctifs du thé ont été trouvés dans de la matière végétale collectée dans le nord-est de la Chine et au Tibet, puis datés au carbone à environ 2 100 ans1. Mais pour remonter plus loin, jusqu’à la toute première histoire domestique du thé, les biologistes cherchent des indices dans l’ADN des théiers actuels.

Choisir des traits

Il est trop simpliste d’imaginer qu’il existe un moment où une plante sauvage se transforme en produit agricole. « Habituellement, il y a une domestication initiale suivie d’une longue période d’amélioration », explique Jonathan Wendel, génomiste spécialiste de l’évolution des plantes à l’université d’État de l’Iowa à Ames. « Et cette amélioration est toujours en cours chez beaucoup de nos plantes et de nos animaux. »

Pour chaque plante actuellement cultivée par l’homme, cette domestication initiale a impliqué que les humains s’intéressent aux plantes poussant à l’état sauvage – au début en cueillant des fruits ou des feuilles, par exemple – puis commencent à les cultiver pour leur propre usage. Consciemment ou non, les cultivateurs propageant préférentiellement les plantes qui offrent le mieux les qualités qu’ils recherchent exposent cette espèce à une sélection artificielle.

Au fil du temps, cela entraîne généralement de grands changements dans l’espèce. Par exemple, la téosinte, l’ancêtre sauvage du maïs (maize), est une herbe sauvage très ramifiée portant de nombreux épis minuscules – une différence frappante avec les tiges uniques robustes du maïs cultivé qui ne produisent que quelques gros épis. En revanche, les noix du Brésil cultivées sont presque impossibles à distinguer de leurs ancêtres sauvages.

Les origines du thé sont obscurcies par le fait que les plants sauvages de C. sinensis n’ont jamais été identifiés sans équivoque. Des cousins proches du C. sinensis poussent aujourd’hui à l’état sauvage en Chine et dans les pays voisins, mais ils appartiennent clairement à des espèces différentes. Et là où l’on a trouvé des C. sinensis poussant à l’état sauvage, la plupart des scientifiques pensent que ces plantes sont des plantes sauvages descendues de cultures.

Cette situation n’est pas particulièrement inhabituelle. « C’est devenu un truisme que les formes sauvages de la plupart de nos cultures domestiquées n’existent pas – on ne peut pas les trouver », dit Wendel. Il y a plusieurs raisons à cela, explique-t-il. Il se peut que la plante ait été rare et en voie d’extinction, par exemple. Mais quoi qu’il en soit, cela signifie que les chercheurs ne connaissent pas le point de départ de la domestication du thé. Ils n’ont pas vu la plante qui a été exploitée pour la première fois par l’homme et ne savent donc pas quelles caractéristiques de la plante moderne ont été introduites par l’homme. Ils doivent plutôt essayer de déduire cette information à partir d’indices dans l’ADN de la plante et dans sa biologie.

L’élevage du thé a probablement sélectionné des traits tels qu’un rendement plus élevé, peut-être en choisissant des plantes ayant une uniformité saisonnière de croissance et une résistance au froid et aux maladies. Mais, presque certainement, il y aurait aussi eu une sélection pour la production de composés qui font du thé une expérience agréable à boire. « La qualité du thé est principalement due à ses métabolites secondaires », explique Colin Orians, écologiste à l’université Tufts de Medford (Massachusetts). Mais ces substances chimiques « ne sont pas là pour donner au thé un goût agréable pour les humains », précise-t-il. Ils sont plutôt les produits de voies biochimiques qui aident à la survie du théier.

Nous ne pouvons pas être sûrs de la raison pour laquelle chacun des composants du thé a évolué, dit Orians, mais certains principes généraux fournissent des indices. La caféine, qui donne au thé ses effets stimulants, est une neurotoxine pour les insectes et autres invertébrés, et pourrait avoir des avantages antimicrobiens. Les catéchines – des composés qui contribuent à l’amertume du thé et qui seraient à l’origine des bienfaits potentiels de la consommation de thé pour la santé – sont des flavonoïdes, c’est-à-dire une série de molécules antioxydantes qui aident les plantes à faire face au stress oxydatif. Certains offrent également à la plante une protection contre les herbivores ou la protègent des rayons ultraviolets. Et la théanine – le produit chimique lié aux effets calmants potentiels du thé – est un acide aminé qui est susceptible de contribuer à la biochimie de l’azote et à la synthèse de la matière végétale.

Une certaine combinaison de ces composés a d’abord attiré les gens vers les théiers sauvages, mais depuis, leurs abondances relatives ont probablement été déplacées par la sélection artificielle. « Je ne doute pas que nous ayons commencé à aimer le thé à cause de la caféine, dit Orians, mais nous aimons aussi que nos stimulants aient bon goût. » Les premiers textes sur le thé, datant du huitième siècle, montrent qu’il était souvent préparé avec des arômes supplémentaires tels que l’oignon, le gingembre, le sel ou l’orange, ce qui suggère que le thé seul n’était pas appétissant. Le goût a été amélioré par des innovations dans le traitement des feuilles – ces méthodes ont permis de produire des thés verts, blancs, noirs et oolongs à partir de la même plante – mais il est probable que le thé a également été sélectionné pour son meilleur goût. Il est certain qu’aujourd’hui encore, de nombreuses expériences sont menées pour cultiver des cultivars de thé – des variétés créées par sélection – présentant de nouveaux profils de goût. Mais on ne sait pas exactement quand la saveur a commencé à orienter la sélection.

A, C, G et le thé

Au cours des deux dernières décennies, les analyses génétiques ont transformé la compréhension des origines de nombreuses cultures, notamment le maïs, les olives et le riz. Maintenant, le thé les rejoint.

A mesure que les plantes sont domestiquées, elles deviennent de plus en plus distinctes génétiquement de leurs ancêtres sauvages. Elles accumulent des mutations qui sous-tendent les traits pour lesquels les cultivateurs font une sélection, et les variants trouvés sur les régions des chromosomes proches de ces mutations peuvent se propager à côté d’elles. Au fil du temps, des différences génétiques aléatoires s’accumulent également. Par conséquent, les espèces changent génétiquement, et chaque souche végétale qui est maintenue à l’écart des autres souches par les cultivateurs développera également son propre profil génétique. Sans ancêtre sauvage à caractériser, ces changements ne peuvent pas être observés directement, mais le catalogage des génotypes des souches actuelles permet aux généticiens de déduire une partie de cette histoire.

L’analyse des différences génétiques entre les souches cultivées révèle de la manière la plus fiable le degré de parenté des souches. Plus deux souches s’avèrent apparentées, plus elles ont partagé récemment un ancêtre commun. Les généticiens peuvent donc analyser les cultivars d’aujourd’hui pour dessiner des arbres généalogiques qui décrivent leurs relations. Déduire de telles histoires évolutives pour les plantes cultivées est compliqué par les croisements entre cultivars, mais les hybrides qui en résultent ont généralement des génotypes qui sont clairement un mélange de deux ensembles distincts de gènes parentaux.

Les généticiens peuvent également déduire quelles régions du génome ont été sélectionnées par les cultivateurs de thé. Lorsqu’un trait génétique favorable se propage rapidement dans une population – parce que les cultivateurs choisissent de ne sélectionner que les théiers qui en sont dotés – une région chromosomique entière s’y retrouve. Cela signifie que d’autres versions de la région génomique sont bannies, et que le tronçon du génome ne variera pas beaucoup entre les souches et les plantes individuelles – un signe certain pour les généticiens que la région contient un ou plusieurs gènes liés à un trait précieux.

Les chercheurs utilisent la génétique pour essayer de déterminer les relations entre les souches de thé depuis 20 ans, et ont appliqué des outils génétiques de plus en plus sophistiqués. Il existe maintenant environ 1 500 cultivars, qui ont été conventionnellement regroupés de manière particulière. La division la plus évidente est celle entre le thé chinois (C. sinensis var. sinensis) et le thé Assam (C. sinensis var. assamica), qui doit son nom à la région d’Assam en Inde où il a été cultivé pour la première fois. Le thé chinois a des feuilles plus petites que le thé Assam et tolère mieux les climats plus froids. Le thé Assam ne représente qu’une petite fraction du thé cultivé en Chine, mais il est largement cultivé en Inde et dans d’autres pays chauds. Cependant, la relation entre ces deux variétés a longtemps été incertaine, et on ne sait pas non plus comment d’autres sous-types majeurs, dont le thé khmer, leur sont apparentés.

Les travaux menés par Lian-Ming Gao, généticien de l’évolution des plantes à l’Institut de botanique de Kunming de l’Académie chinoise des sciences, suggèrent qu’il existe trois lignées génétiques distinctes de théiers. Et, de manière provocante, l’équipe de Gao propose que cette découverte indique que le thé a été domestiqué à trois occasions distinctes. La première sorte est le thé chinois, qui, selon les auteurs, provient probablement du sud de la Chine. Mais ils trouvent deux types distincts de thé Assam : un thé chinois provenant de la province du Yunnan (sud-ouest) et un thé indien provenant de la région d’Assam. Leurs analyses montrent également que le thé khmer n’est pas une lignée distincte à part entière, mais plutôt un hybride des cultivars assamica et sinensis.

Les premiers résultats étaient basés sur des fragments génomiques provenant de 300 échantillons de thé de Chine et de 92 d’Inde. Deux autres études de l’équipe de Gao, utilisant l’ADN chloroplastique et des techniques de séquençage plus sophistiquées, ont par la suite confirmé ces regroupements. Il a longtemps été suggéré que le thé chinois et le thé Assam pourraient avoir des origines distinctes, mais l’idée que le thé Assam se compose de deux lignées distinctes qui ont été domestiquées séparément est plus controversée.

L’équipe de Gao a ensuite utilisé ses données génétiques pour estimer quand les trois lignées ont divergé. En prenant les différences génétiques entre les souches, puis en estimant la vitesse à laquelle les changements génétiques s’accumulent dans ces plantes, les chercheurs peuvent calculer quand les lignées ont probablement partagé pour la dernière fois un ancêtre commun. De tels calculs ont suggéré que les variétés sinensis et assamica ont divergé il y a 22 000 ans – bien avant toute date suggérée pour la domestication du thé, et compatible avec deux populations sauvages ayant été domestiquées indépendamment.

La date de séparation des lignées chinoise et indienne assamica est beaucoup plus récente, il y a 2 770 ans – après la première domestication du thé. On peut donc débattre de la question de savoir si ces lignées ont été domestiquées indépendamment. Il est possible que la variété assamica n’ait été domestiquée qu’une seule fois et qu’elle ait été transportée par les gens d’une région à l’autre, ce qui lui a permis d’évoluer séparément dans les deux endroits. « On a démontré l’existence de trois pools génétiques différents », dit Wendel, « mais on est loin de trois domestications différentes. »

Xiao-Chun Wan, biochimiste au State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization de l’Université agricole d’Anhui en Chine, est également sceptique quant à cette conclusion. En 2016, le groupe de Wan a publié une étude2 des relations évolutives du thé, en utilisant également des fragments génomiques, qui a démontré une séparation claire entre les espèces de thé domestiques C. sinensis et sauvages, et a montré que la variété sinensis forme un cluster génétique à part de la variété assamica, bien qu’il n’ait pas comparé les formes indiennes et chinoises d’assamica.

Dans la même étude, le groupe de Wan a également tenté d’identifier des empreintes génétiques qui révéleraient le processus de sélection que le thé domestiqué a subi. Ils ont trouvé des preuves préliminaires de sélection pour plusieurs enzymes impliquées dans la génération de métabolites secondaires, dont la caféine. Leur travail montre le genre d’analyse qui devrait devenir encore plus puissant maintenant qu’un génome complet est disponible, dit Wendel.

Le génome de C. sinensis var. assamica3 a été publié en 2017, et le groupe de Wan a publié une ébauche de séquence4 du génome de C. sinensis var sinensis en 2018. Ces données ont permis de mieux comprendre l’évolution de la biosynthèse de la caféine dans le thé. Wan affirme que le génome, que son groupe a mis une décennie à assembler, « fournit une base solide pour l’étude de la domestication chez les théiers », ce qui permet de faire des enquêtes plus détaillées sur les différences entre les souches. Pour commencer, la comparaison de ces génomes complets a indiqué que les variétés assamica et sinensis ont divergé beaucoup plus tôt que ne le suggérait l’équipe de Gao, la première estimation étant de 380 000 à 1 500 000 ans4.

La suggestion que les variétés sinensis et assamica ont été domestiquées indépendamment attire l’attention sur les événements du XIXe siècle, lorsque la Grande-Bretagne a cherché pour la première fois à cultiver le thé en Inde. Une avancée cruciale a eu lieu lorsque, dans les années 1840, Robert Fortune, un botaniste écossais, a volé des théiers en Chine pour lancer des plantations en Inde – et a emmené avec lui des cultivateurs de thé chinois pour le faire. Le vol de Fortune est cohérent avec l’idée que le C. sinensis n’a été domestiqué qu’une seule fois – en Chine.

Au moment du vol, la Grande-Bretagne cultivait déjà un peu de thé en Inde – mais c’était la variété assamica. En 1823, Robert Bruce, également écossais, avait voyagé le long de la vallée de l’Assam. Là, il a appris l’existence d’un thé sauvage qui était récolté et consommé – parfois comme un légume, d’autres fois comme une boisson fermentée – par le peuple indigène Singpho. Les feuilles de cette plante étant plus grandes que celles du thé chinois qu’il connaissait, Bruce n’était pas certain qu’il s’agissait d’un thé authentique. Après sa mort, son frère, Charles Bruce, a commencé à cultiver le thé Assam en Inde – plus d’une décennie avant les exploits de Fortune.

Le peuple Singpho pourrait donc être à l’origine d’une seconde domestication indépendante du thé, même s’il reste possible que des tribus migrantes, comme le peuple Shan d’Asie du Sud-Est, aient apporté ce thé en Assam depuis un autre endroit. Il se pourrait également que le thé Assam ait été domestiqué indépendamment en Chine. Mais le Yunnan, la principale province chinoise où ce thé est cultivé, se trouve à moins de 1 000 kilomètres de l’Assam. Des échanges agricoles semblent donc possibles.

Les analyses génétiques permettront d’élucider les relations entre les cultivars d’assamica. Pourtant, ces méthodes sont mieux déployées en tandem avec les preuves historiques et archéologiques.

Nouvelles infusions

L’autre problème lors de la définition de la domestication est que les variétés de thé sont encore en cours de perfectionnement. Eric Scott, un doctorant de l’université Tufts qui travaille avec les Orians sur les mécanismes de défense des plantes, a passé les mois de juin et juillet 2017 à la Shanfu Tea Company à Shaxian, en Chine, pour étudier comment les producteurs de thé utilisent différentes variétés pour fabriquer la meilleure version d’un type de thé nouvellement populaire.

La cicadelle verte du thé (Empoasca onukii) est un insecte qui mange les théiers, et la réponse conventionnelle à une attaque était de jeter les feuilles affectées. Mais dans les années 1930, les agriculteurs de Taïwan ont découvert que les feuilles survivantes donnaient un excellent thé. Lorsqu’ils sont attaqués par les cicadelles, les théiers réagissent en produisant un signal d’alarme chimique qui attire les araignées sauteuses, un prédateur naturel des cicadelles. « Ces signaux d’alarme se trouvent être délicieux », explique Scott. « Ils ont un très bel arôme mielleux et fruité qui se retrouve dans le thé transformé et en augmente vraiment la qualité. » Ce thé Eastern Beauty est à la mode en ce moment, aussi les agriculteurs explorent-ils les variétés les plus favorablement transformées par leur mécanisme de défense contre cet insecte.

Scott souligne que ce n’est qu’un exemple parmi d’autres d’agriculteurs qui explorent de nouvelles variétés pour faire un meilleur thé, avec les mutants albinos riches en théanine et pauvres en catéchines et les variétés à feuilles violettes. Zhang abonde dans le même sens, affirmant que la production de thé en Inde est axée sur « de grandes plantations, une transformation industrialisée et un contrôle de la qualité plus centralisé », alors qu’en Asie de l’Est, le thé est cultivé principalement dans de petites exploitations et de manière plus diversifiée. « Le thé est constamment en mouvement », dit-il.

Parce que la force sélective des gens ne reste jamais immobile, la génétique sera toujours en train de changer, dit Orians. « La domestication ne se termine jamais. »