Allèles BT et BD : la génétique moléculaire du ratio THC/CBD du cannabis

Pourquoi une graine donne-t-elle une plante dont le profil chimique est à dominance THC, à dominance CBD, ou à ratio équilibré entre les deux ? La réponse tient à un duo d'allèles inscrits sur un seul locus génétique du cannabis : les allèles BT et BD. Ces deux variantes d'un même gène codent les enzymes responsables de la transformation de la molécule mère, le CBGA, en THCA ou en CBDA. Le mécanisme qui régit leur coexistence chez une même plante porte un nom précis en génétique mendélienne : la codominance.

Comprendre les allèles BT et BD du cannabis revient à plonger dans la mécanique moléculaire qui sépare les chémotypes sativa-like et indica-like CBD-dominants, et à éclairer pourquoi certaines graines CBD-dominantes donnent presque exclusivement du CBD tandis que d'autres présentent un ratio équilibré 1:1. Ce guide scientifique réservé à la préservation du patrimoine génétique vous explique, étape par étape, comment lire le code chimique d'une graine à partir de sa génétique.

Les allèles BT BD du cannabis forment ainsi un duo génétique central que la communauté scientifique étudie depuis le début des années 2000. Maîtriser la logique des allèles BT BD permet aux collectionneurs d'anticiper le profil chimique d'une lignée avant même de la cataloguer.

Qu'est-ce que les allèles BT et BD du cannabis ?

En génétique végétale, un allèle est l'une des versions possibles d'un gène donné, présent à un emplacement précis du chromosome appelé locus. Chez le cannabis, le locus B porte les deux allèles BT BD, deux variantes particulièrement importantes pour la chimie de la plante. Le premier, noté BT, code une enzyme appelée THCA synthase. Le second, noté BD, code une enzyme nommée CBDA synthase. Ces deux protéines partagent une grande similarité de structure puisqu'elles dérivent toutes deux d'une même séquence ancestrale, mais leur action catalytique diverge totalement sur le précurseur commun, le CBGA.

Le modèle classique du couple allèles BT BD a été formalisé en 2003 par les chercheurs italiens Mandolino et de Meijer, qui ont publié dans la revue Euphytica les bases moléculaires de l'héritabilité du ratio THC/CBD chez le chanvre cultivé. Depuis, plusieurs études génomiques sont venues affiner ce modèle, mais la logique centrale reste valide : la combinaison d'allèles présents sur le locus B détermine la signature cannabinoïde de la plante mature.

Sur une graine de collection, ce code génétique est déjà inscrit avant même la germination. La plante adulte ne fera qu'exprimer ce que les parents lui ont transmis. Les seedbanks qui travaillent depuis plusieurs décennies sur la stabilisation des chémotypes médicinaux ont précisément appris à manipuler ces deux allèles pour proposer des génétiques à profil prévisible.

Comment les allèles BT et BD codent-ils les enzymes synthases ?

Chaque allèle du locus B est une séquence d'ADN qui, transcrite en ARN puis traduite en protéine, donne une enzyme spécifique. La THCA synthase produite par l'allèle BT et la CBDA synthase produite par l'allèle BD agissent toutes deux sur le même substrat de départ, l'acide cannabigérolique ou CBGA. Cette molécule, considérée comme le cannabinoïde mère, est synthétisée dans les trichomes glandulaires des inflorescences femelles, à partir de l'olivetol et du géranyl pyrophosphate.

La voie biosynthétique se résume en plusieurs étapes successives qu'il est intéressant de détailler pour comprendre où interviennent précisément les allèles du locus B.

• Étape 1 : la plante synthétise l'acide olivétolique à partir de précurseurs polykétides issus du métabolisme primaire.
• Étape 2 : l'acide olivétolique est condensé avec le géranyl pyrophosphate pour former l'acide cannabigérolique, le fameux CBGA.
• Étape 3 : le CBGA est acheminé dans les trichomes glandulaires sécréteurs où il rencontre les enzymes synthases codées par le locus B.
• Étape 4 : selon les allèles BT ou BD présents, le CBGA est transformé en THCA, en CBDA, ou en une combinaison des deux.
• Étape 5 : le THCA et le CBDA s'accumulent dans la résine sous forme stable, tant que la plante n'a pas subi de chauffe ou de vieillissement prolongé.

Si l'allèle BT est exprimé, la THCA synthase oxyde le CBGA en THCA. Si l'allèle BD est exprimé, la CBDA synthase oxyde le même CBGA en CBDA. Les deux acides cannabinoïdes restent stables tant que la plante n'est pas chauffée, ce qui explique l'importance de la conservation à température ambiante pour préserver le profil chimique d'origine d'une graine de collection mature.

Les chercheurs ont identifié plusieurs polymorphismes nucléotidiques entre les séquences BT et BD : ce sont ces substitutions, à des positions précises de la séquence codante, qui modifient le site actif de l'enzyme et orientent la réaction vers le THCA ou le CBDA. Une plante qui hérite uniquement de l'allèle BT chez ses deux parents, c'est-à-dire un homozygote BT/BT, produit exclusivement de la THCA. Inversement, une plante BD/BD ne produit que de la CBDA. Toute la subtilité réside dans le cas hétérozygote BT/BD, qui exprime les deux enzymes en parallèle.

Les graines régulières conservent par défaut la totalité du patrimoine génétique parental, ce qui permet aux sélectionneurs de croiser des lignées au profil enzymatique différent pour fixer un chémotype stable. Cette approche reste la voie classique pour cartographier les allèles dans un programme de sélection rigoureux.

Qu'est-ce que la codominance des cannabinoïdes ?

La codominance des allèles BT BD est un cas particulier d'héritabilité mendélienne dans lequel les deux allèles d'un même gène s'expriment simultanément et indépendamment chez un individu hétérozygote. Contrairement à la dominance classique, où un allèle masque l'expression de l'autre, la codominance laisse les deux versions exprimées à parts égales. C'est précisément ce qui se passe au locus B du cannabis lorsqu'une plante hérite d'un allèle BT du parent mâle et d'un allèle BD du parent femelle, ou inversement.

Dans ce cas hétérozygote, la plante produit à la fois la THCA synthase et la CBDA synthase. Les deux enzymes entrent en compétition pour le même substrat CBGA disponible dans le trichome. Le résultat observable est un profil cannabinoïde mixte, classiquement décrit comme un ratio proche de 1:1 entre THCA et CBDA, avec quelques variations selon l'efficacité catalytique relative des deux enzymes et la disponibilité de la matière première.

Ce mécanisme de codominance enzymatique n'est pas une exception biologique. Il existe chez de nombreuses espèces végétales et animales, comme chez l'humain dans le système ABO des groupes sanguins, où les allèles A et B s'expriment simultanément chez les individus de groupe AB. Le cas cannabique est intéressant car la codominance est ici directement visible à travers un trait quantitatif mesurable en laboratoire, le profil cannabinoïde de la plante adulte.

• Allèle BT : code une THCA synthase fonctionnelle, oriente le CBGA vers le THCA.
• Allèle BD : code une CBDA synthase fonctionnelle, oriente le CBGA vers le CBDA.
• Combinaison BT/BT : homozygote dominant THC, profil cannabinoïde à dominance THCA.
• Combinaison BD/BD : homozygote dominant CBD, profil cannabinoïde à dominance CBDA.
• Combinaison BT/BD : hétérozygote codominant, profil cannabinoïde équilibré entre THCA et CBDA.

Quels chémotypes résultent des combinaisons d'allèles BT et BD ?

Les chémotypes du cannabis ont été classifiés dans les années 1970 par les chercheurs italiens Fournier et Paris, puis affinés par Small et Beckstead, en cinq grandes catégories notées de I à V. Trois d'entre elles dépendent directement des combinaisons d'allèles BT et BD au locus B. Cette classification chimique remplace de plus en plus la dichotomie ancienne entre indica et sativa, jugée scientifiquement imprécise par la communauté botanique contemporaine.

Le chémotype I correspond à la plupart des variétés récréatives historiques sélectionnées au cours du XXᵉ siècle pour leur richesse en THCA. Le chémotype III, longtemps confondu avec le chanvre industriel, est aujourd'hui recherché pour ses applications dans la collection de graines féminisées orientée vers les profils CBD-dominants. Le chémotype II, parfois appelé profil équilibré, intéresse particulièrement les programmes de sélection scientifique pour ses propriétés modulatrices.

Les chémotypes IV et V sortent du cadre direct des allèles BT et BD puisqu'ils impliquent d'autres locus, notamment le locus G qui contrôle la conversion enzymatique du CBGA et certains polymorphismes affectant la fonctionnalité globale des synthases. Ils restent toutefois rares dans les collections commerciales et la plupart des graines disponibles dérivent des combinaisons BT/BT, BT/BD ou BD/BD.

Comment se transmettent les allèles BT et BD à la descendance ?

La transmission du duo allèles BT BD obéit aux lois classiques de l'hérédité mendélienne, formulées par le moine austro-tchèque Gregor Mendel au XIXᵉ siècle à partir de ses travaux sur les pois. Chaque parent transmet à sa descendance un seul des deux allèles présents à son locus B, choisi au hasard lors de la méiose. La combinaison reçue par la graine fille dépend donc des allèles de chaque parent et du tirage statistique opéré durant la formation des gamètes.

Un croisement entre deux parents homozygotes différents, par exemple un mâle BT/BT et une femelle BD/BD, produit une génération F1 entièrement hétérozygote BT/BD. Tous les individus de cette première génération filiale présentent donc un chémotype II, avec un profil cannabinoïde équilibré. C'est précisément cette stabilité de la F1 hétérozygote qui rend les hybrides intéressants pour les sélectionneurs lorsqu'ils veulent fixer un ratio.

Le tableau change radicalement à la génération F2, c'est-à-dire lorsque deux individus hétérozygotes BT/BD se croisent entre eux. La statistique mendélienne classique donne alors une descendance dans laquelle un quart des individus sont BT/BT, la moitié sont BT/BD et un quart sont BD/BD. Concrètement, sur cent graines issues d'un tel croisement, environ vingt-cinq donneront un chémotype I, cinquante un chémotype II et vingt-cinq un chémotype III. Cette ségrégation mendélienne explique pourquoi les graines F2 sont moins prévisibles que les F1 et nécessitent un travail de sélection supplémentaire pour stabiliser un trait.

Les programmes de sélection scientifique conduits par des breeders comme Medical Seeds, ou auparavant par Resin Seeds avec son emblématique Cannatonic, ont précisément consisté à isoler des lignées homozygotes au locus B pour proposer des génétiques au ratio reproductible. Sans cette étape de fixation, chaque graine vendue donnerait une plante au profil aléatoire.

Pourquoi un cannabis ne peut-il pas produire 100 % de THC et 100 % de CBD à la fois ?

La question revient régulièrement chez les passionnés de génétique cannabique : pourquoi est-il impossible d'obtenir une plante hyper-productrice qui cumulerait à la fois un taux maximal de THCA et un taux maximal de CBDA ? La réponse tient à la fois à la biochimie du trichome et à la disponibilité limitée du précurseur commun.

Toutes les enzymes synthases du locus B se nourrissent du même substrat, le CBGA, dont la quantité produite par la plante n'est pas infinie. Une fois le CBGA disponible engagé dans la voie de la THCA synthase ou de la CBDA synthase, il ne peut plus retourner en arrière pour emprunter l'autre branche. Plus une plante hétérozygote BT/BD produit de THCA, moins elle peut produire de CBDA simultanément, et inversement. C'est un système de vases communicants strictement limité par la matière première.

Une seconde contrainte vient de l'efficacité catalytique des deux enzymes. Les études biochimiques montrent que la THCA synthase et la CBDA synthase n'ont pas exactement la même affinité pour le CBGA, ni la même vitesse de réaction. Selon le bagage génétique précis du cultivar et son environnement, le ratio observé peut donc s'écarter légèrement du 1:1 théorique pour pencher vers un 60:40, voire un 70:30. Cette variabilité explique pourquoi deux graines apparemment hétérozygotes peuvent donner des plantes au profil quantitativement distinct.

Plusieurs travaux récents en génomique du cannabis, focalisés sur les allèles BT BD et leurs sous-variants, notamment les analyses publiées par Medicinal Genomics et reprises dans des revues comme Scientific Reports, ont confirmé que la séquence des allèles BT et BD peut varier légèrement d'une lignée à l'autre, créant des sous-variants enzymatiques aux propriétés cinétiques distinctes. Ces sous-variants alimentent la diversité des profils cannabinoïdes observés au sein d'un même chémotype, et ouvrent un champ de recherche fascinant pour les passionnés de génétique végétale. La cartographie complète du génome cannabique, encore en cours d'affinement, devrait permettre d'identifier d'autres locus modulateurs et de mieux comprendre l'expression différentielle de chaque allèle selon le tissu végétal et le stade de développement de la plante.

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Questions fréquentes sur les allèles BT et BD du cannabis

Qu'est-ce que la THCA synthase ?

La THCA synthase est une enzyme codée par l'allèle BT du locus B. Elle catalyse la transformation du CBGA, le cannabinoïde précurseur, en acide tétrahydrocannabinolique ou THCA. Cette protéine est exprimée dans les trichomes glandulaires des fleurs femelles matures.

Qu'est-ce que la CBDA synthase ?

La CBDA synthase est une enzyme codée par l'allèle BD du locus B. Elle convertit le même CBGA en acide cannabidiolique ou CBDA. Sa séquence d'ADN partage une forte homologie avec la THCA synthase, mais quelques substitutions clés réorientent la catalyse vers la branche CBD de la voie biosynthétique.

Quelle est la différence entre allèle BT et allèle BD ?

L'allèle BT code une enzyme synthase qui produit du THCA tandis que l'allèle BD code une enzyme qui produit du CBDA. Les deux allèles occupent le même locus génétique B et dérivent d'une séquence ancestrale commune, mais quelques polymorphismes ponctuels suffisent à différencier complètement leur fonction catalytique.

Une même graine peut-elle donner des plantes au ratio cannabinoïde différent ?

Cela dépend de la stabilité génétique du parent. Une graine issue d'une lignée homozygote stable donnera une plante au profil très prévisible. Une graine F2 ou issue d'un parent hétérozygote peut produire une descendance avec des variations sensibles selon la combinaison d'allèles BT et BD héritée à la méiose.

Le locus B est-il le seul à influencer la chimie cannabinoïde ?

Non, plusieurs autres locus participent au profil chimique final, notamment le locus qui contrôle la quantité totale de CBGA produit, celui qui régule la densité des trichomes, ou les gènes liés à la biosynthèse des terpènes. Le locus B reste toutefois le déterminant principal du ratio THCA/CBDA observé.

Comment les sélectionneurs utilisent-ils les allèles BT et BD ?

Les sélectionneurs croisent des parents au génotype connu pour fixer un chémotype recherché. Pour produire une lignée CBD-dominante stable, ils sélectionnent des plantes BD/BD sur plusieurs générations et écartent les hétérozygotes. Pour un ratio équilibré reproductible, ils stabilisent une F1 BT/BD issue de parents homozygotes opposés.

Les allèles BT et BD, clé moléculaire du patrimoine génétique cannabique

Comprendre les allèles BT et BD du cannabis, ce système allèles BT BD au coeur de la chimie de la plante, revient à lire la langue moléculaire dans laquelle est écrit le profil chimique de chaque variété. Ce duo d'allèles, codant la THCA synthase et la CBDA synthase, illustre de manière particulièrement claire le principe de codominance et fournit la base scientifique des chémotypes I, II et III observés dans la collection. Pour les passionnés de génétique végétale, ce mécanisme représente un point d'entrée vers la compréhension fine du patrimoine génétique cannabique.

Les graines à forte teneur en CBD issues de lignées homozygotes BD/BD constituent un excellent exemple pratique de l'application de cette génétique aux programmes de sélection contemporains. Chaque variété stabilisée est le fruit d'un travail patient de fixation des allèles, transmis aux générations suivantes pour préserver un patrimoine génétique précis.