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L’Inra de Clermont publie un premier modèle de l’histoire évolutive des plantes

L’équipe de Jérôme Salse, chercheur, travaille depuis plusieurs années sur l’évolution des espèces végétales. Elle annonce aujourd’hui plusieurs résultats qui ont fait l’objet de publications scientifiques majeures : la proposition de deux mécanismes fondamentaux pour expliquer l’histoire évolutive des plantes, et un pourcentage de 80% de gènes (1) en commun chez toutes les plantes modernes.

La génomique végétale boostée en 2008

Au début des années 2000, des chercheurs du monde entier ont commencé à séquencer(2) le génome(3) de mammifères, dont l’homme. C’est à présent le tour des espèces végétales : les génomes de 12 plantes ont été séquencés en 2009, parmi lesquelles le riz, le blé, la vigne et le maïs. En agriculture, ces recherches ont des conséquences sur les techniques d’amélioration des plantes : c’est une nouvelle façon de sélectionner sur un caractère (par exemple: rendement, taille de fruit, nombre de grains par épi), grâce à ses gènes dont on connaît la séquence et la localisation sur le chromosome (4).

« Notre objectif est de comprendre l’évolution de ces différentes espèces : de comparer les génomes de ces espèces et leurs différences évolutives » dit Jérôme Salse. D’un ancêtre commun («l’ancêtre des angiospermes (5)», 150 millions d’années), comment est-on arrivé à nos 12 espèces modernes ?

Des résultats en recherche fondamentale

« Au moment de la phase d’extinction majeure des espèces vivantes, il y a 65 millions d’années, les plantes- ancêtres ont dupliqué leur matériel génétique pour mieux s’adapter aux changements de leur environnement » dit le chercheur. C’est le premier mécanisme de l’évolution : les duplications. Elles auraient permis à ces plantes- ancêtres de survivre alors que les dinosaures se sont éteints.

« Puis, entre - 30 et -5 millions d’années, des fusions de ces chromosomes ont eu lieu. Elles ont entraîné l’émergence d’espèces distinctes : les plantes modernes» explique encore le chercheur. Soit le second mécanisme mis en avant: les fusions chromosomiques.

Les génomes de plantes modernes apparaissent ainsi comme une mosaïque des chromosomes ancestraux. Du coup, ils possèdent plus de 80 % de gènes en commun.

Des applications en sélection variétale

Identifier avec précision quelles régions chromosomiques de ces 12 plantes portent des gènes ancestraux apporte de précieuses informations en agronomie et physiologie végétale. Prenons un exemple : connaître les gènes du maïs qui contrôle le nombre de grains par épis a un intérêt pour d’autres espèces, non étudiées. On saura quoi rechercher et où rechercher sur les chromosomes de l’espèce : triticale, orge, plante à épis, etc. De même pour les gènes responsables de la taille du fruit chez la papaye : si on veut faire de la tomate sélectionnée sur ce critère-ci, on saura quels gènes rechercher, et où le chercher, pour peu qu’il fasse partie des 80 % de gènes communs. De quoi donner des billes à la sélection variétale.

Une quête qui ne fait que commencer

L’équipe « paléogénomique des plantes pour l’amélioration variétale » est composée de 8 personnes : ce sont des jeunes, de formations différentes : bio infor- maticiens, biologistes moléculaires, généticiens. Une équipe pluridisciplinaire, qui travaille beaucoup sur bases de données informatiques. Le sujet occupe d’ailleurs d’autres équipes à travers le monde : une en Allemagne, deux aux Etats-Unis. Quelle est la suite de ce travail ? « A présent, nous allons nous pencher sur ces deux mécanismes fondamentaux, duplications et fusions, et tâcher de les détailler » dit Jérôme Salse. Un travail de fourmis, pour des chercheurs habitués au travail de longue haleine.

1- Gène : code génétique. Plusieurs gènes commandent un caractère (ex : couleur des yeux).

2- Séquencer : déterminer l’ordre dans lequel se succèdent les gènes.

3-Génome : ensemble des gènes

4-Chromosome : succession de gènes.

5-Angiospermes : plantes à fleurs.