Les indications ci-après ne sont pas exhaustives sur le sujet : elles traitent esssentiellement des cas des tomates Marmandes, Noires de Crimée et de quelques tomates indigo bicolores qui sont exploitées dans les ressources pédagogiques proposées ci-après.
Le phénotype "couleur" et la pigmentation des tomates
La couleur des tomates dépend des pigments présents dans la peau (exocarpe) et la chair (mésocarpe + endocarpe) des tomates.
- Les tomates Marmande, rouges comme ci-à-droite, ont une chair rouge et une peau jaunâtre.
- Les Noires de Crimée ont, elles, une couleur noire violette due à une chair brun verdâtre qui foncit au soleil, et une peau incolore. Les secondes ont une chair plus riche en lycopènes et moins riche en bêta-carotènes que les premières, et des chlrophylles persistent. D'autres tomates foncées, comme les tomates Blue Beauty ou les tomates Blue Fog ont, elles, une peau ainsi que la chair qui lui est juste sous-jacente riches en anthocyanes.
- Les tomates tangerines ont une chair et une peau orange, riches en carotènes, en particulier en ζ-carotène.
Les différents pigments se présentent différemment dans les cellules végétales : les carotènes et lycopènes (et tous les caroténoïdes), lipophiles, se situent au niveau de plastes, dans les membranes, au niveau de globules lipidiques (cf. pointes sur la photo B), parfois sous une forme cristalline (cf. flèches sur la photo A) ; les anthocyanes, hydrophiles, sont dans les vacuoles.
Microphotographies de la chair d'une tomate rouge de type sauvage (A) et de celle d'une tomate tangerine (B)
Le déterminisme génétique
La peau des tomates se présente sous deux couleurs différentes, jaune et clair, quasi incolore. Ceci est contrôlé par un seul gène : lorsque l'allèle y, récessif, est exprimé (homozygotie), la peau est claire ; lorsque y+ (type sauvage), dominant s'exprime, la peau est jaune.
De nombreux gènes et allèles interviennent, en revanche, dans le déterminisme de la couleur de la chair des tomates.
A titre d'exemples, l'allèle gf (green flesh = "chair verte") inhibe la dégradation des chlorophylles (il s'exprime, par exmple, dans les Noires de Crimée), l'allèle t (tangerine) du gène CRTISO est à l'origine du phénotype orange de la chair du fruit (et des étamines) des plants de tomates tangerine,...
La présence des anthocyanes peut avoir diverses origines, elle peut être déterminée, par exemple, par l'allèle Anthocyanin fruit (Aft ou Af) ou l'allèle Aubergine ( Abg).
Un exemple d'influence de la lumière 
Le gène Anthocyanin fruit (Aft) ne produit une accumulation d’anthocyanes dans l’épiderme du fruit (et juste en dessous) que sous l’effet de la lumière UV. Cette production serait une réaction de protection (effet d'écran à la lumière et réduction des effets néfastes des radicaux libres). L’accumulation d’anthocyanes commence très tôt dans le processus de développement du fruit, lors de la formation du fruit vert, et elle masque la couleur normale du fruit. Les parties du fruit qui ne sont pas exposées à la lumière UV garde leur couleur originelle.
Ressources pédagogiques
L'ensemble des propositions ci-dessous visent, entre autres, la formation et/ou l'évaluation des compétences expérimentales des élèves. Toutes incluent une même manipulation (chromatographie de la chair de tomates pour séparer les différents pigments) mais mettent l'accent sur diverses compétences scientifiques.
Rappel : la chromatographie s'effectue pour une partie sous hotte aspirante.
Spécialité SVT - Première
Partie du programme visé/évalué : L’expression du patrimoine génétique
« Le phénotype résulte de l’ensemble des produits de l’ADN (protéines et ARN) présents dans la cellule. Il dépend du patrimoine génétique et de son expression. L’activité des gènes de la cellule est régulée sous l’influence de facteurs internes à l’organisme (développement) et externes (réponses aux conditions de l’environnement).»
En complément de ces propositions d'activités, vous trouverez ici un diaporame regroupant les documents exploités et quelques autres, complémentaires, pour mieux étayer une introduction, prolonger la mutualiation,... 
| Modalité en référence à l' ECE 2023 |
Type de proposition pédagogique |
Description sommaire de la proposition |
| Elaboration d’une stratégie |
Description du phénotype « couleur » d’une variété de tomates à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme). |
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| Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage |
Diversité phénotypique à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme), influence de la variété (du génotype) et de l’ensoleillement (ex. de facteur environnemental) durant le mûrissement. |
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| Elaboration d’une stratégie |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | Diversité phénotypique à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme), influence du mûrissement. |
| Poursuite d’une stratégie : |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | Diversité phénotypique à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme), influence du mûrissement et de l'ensoleillement. |
| Poursuite d’une stratégie : Reproductibilité des résultats |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | Diversité phénotypique à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme), influence du mûrissement. |
Spécialité SVT - Terminale
Partie du programme visé/évalué : La plante, productrice de matière organique
« Ceux-ci [les sucres solubles] circulent dans tous les organes de la plante où ils sont métabolisés, grâce à des enzymes variées, en produits assurant les différentes fonctions biologiques. »
Les fonctions biologiques ne sont pas intégrées à la proposition d'activité mais peuvent faire l’objet d’un prolongement sous une forme documentaire et/ou d'un cours dialogué illustré.
En complément des propositions d'activités, vous trouverez :
- ici un diaporame regroupant les documents exploités et quelques autres, complémentaires, pour mieux étayer une introduction, prolonger la mutualiation,...
- ici un disporama regroupant des ressources (peu didactisées) sur les fonctins biologiques des pigments, la relation plantes-animaux disperseurs de graines .
| Modalité en référence aux ECE 2023 |
Type de proposition pédagogique |
Description sommaire de la proposition |
| Elaboration d’une stratégie
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Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | Qualité nutritionnelle et pigments synthétisés par les tomates, biodiversité des variétés cultivées |
| Qualité nutritionnelle et pigments synthétisés par les tomates d’une variété donnée |
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| Poursuite d’une stratégie : |
Recherche de caroténoïdes éventuellement synthétisés par les tomates d’une variété donnée et proposition d’une méthode simple de quantification |
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| Poursuite d’une stratégie : Détermination des limites du système explicatif (= généralisation du phénomène) |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | Origine des phénotypes orange et rouge chez deux espèces sauvages / deux substituts cultivés. |
| Poursuite d’une stratégie : |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage |
Identification des pigments synthétisés par des tomates sombres Remarque : la généralisation montre que la couleur sombre peut être produite autrement (réalisation : peau incolore et non jaune, pas/peu de carotène, du lycopène, beaucoup ; doc complémentaire : anthocyane côté éclairé). |
| Poursuite d’une stratégie : Reproductibilité des résultats |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage |
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| Influence de l’ensoleillement durant le stockage des tomates sur leur teneur en caroténoïdes. |
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| Poursuite d’une stratégie : Validation ou invalidation du système explicatif (=test d'une représentation du réel) |
Activité pratique intégrée dans une séquence d'apprentissage | La synthèse des pigments rouges et noirs de différentes tomates bicolores, l’influence de l’ensoleillement sur cette synthèse. |
| Evaluation type ECE |
La synthèse des pigments rouges et noirs d'une variété donnée de tomates bicolores, l’influence de l’ensoleillement sur cette synthèse. |
Ressources scientifiques
Principales sources :
A.-L. Fanciullino, Enrichissement des fruits charnus en caroténoïdes : exemple de la tomate et des agrumes, Innovations Agronomiques, 2014
P. Jordano, Angiosperm Fleshy Fruits and Seeds Dispersers : A Comparative Analysis Of Adaptation ans Contraints in Plant-Animal Interaction, American Naturalist, Vol 145, 1995.
J. A. Hyman, A Rapid And Accurate Method For Estimating Tomato Lycopene Content By Measuring Chromaticity Values Of Fruit Puree, J. Amer. Soc. Hort Sci., 129(5), 2004
L.H. Liu et al, Effects of UV-C, red light and sun light on the carotenoid content and physical qualities of tomatoes during post-harvest storage, Food Chemistry 115, 2009
K. Valenta, The evolution of fruit colour: phylogeny, abiotic factors and the role of mutualists, Scientific Reports, 2018
Y. Zhang et al., Metabolic and molecular analysis of nonuniform anthocyanin pigmentation in tomato fruit under high lightHorticulture Research, 2019
Autres ressources :
Couleurs et gènes impliqués :
http://kdcomm.net/~tomato/Tomato/color.html
