Des chercheurs aident à résoudre le mystère de la double fécondation des plantes à fleurs
Des biologistes originaires du Japon, du Royaume-Uni et des États-Unis ont découvert que le gène DUO POLLEN1 (DUO1) jouait un rôle essentiel dans le processus de double fécondation chez les angiospermes (ou plantes à fleurs). Cette nouvelle étude, publiée dans la revue PLoS Genetics, nous permet de beaucoup mieux comprendre l'un des processus indispensables à l'évolution des plantes à fleurs et qui jusqu'à présent était relativement obscur. Le professeur David Twell de l'université de Leicester au Royaume-Uni et responsable de l'étude explique que les plantes à fleur, contrairement aux animaux, ont besoin de deux gamètes (et non d'un seul) pour se reproduire. «Un gamète fusionne avec une oosphère (ou gamète femelle chez les végétaux) pour produire un embryon et l'autre fusionne avec le noyau central en vue de produire l'albumen, un tissu riche en nutriments qui se trouve à l'intérieur de la graine», explique-t-il. Selon l'étude, le mystère principal de cette double fécondation réside dans «la façon dont chacune des graines de pollen peut parvenir à produire la paire de gamètes nécessaires à la fécondation et à la production d'une graine». L'équipe a étudié la plante Arabidopsis, souvent étudiée en biologie végétale, et a découvert que le gène DUO1 jouait un rôle essentiel dans le contrôle de la division des cellules reproductrices en deux gamètes mâles. En fait, le gène joue un rôle double: il encourage la division des cellules précurseurs ainsi que leur fonction spécifique en tant que gamètes mâles. Notamment, les chercheurs ont montré que DUO1 était nécessaire pour la production d'une protéine qui contrôle la division cellulaire et l'activation de gènes indispensable à la différenciation et la fécondation des gamètes. En réalité, DUO1 «déclenche» la capacité des gamètes mâles à fertiliser les gamètes femelles. De plus, l'équipe a découvert que des gènes étroitement liés à DUO1 étaient également présents dans une variété de plantes comme la mousse, ce qui suggère que DUO1 fait parti du système régulateur de gamètes qui a évolué avant l'émergence du pollen et des fleurs. Davantage de travaux permettraient, explique l'étude, «d'éclaircir l'évolution des mécanismes régulateurs dans le développement de la lignée germinale et leur signification dans la double fécondation des angiospermes». Les chercheurs espèrent également que leurs analyses leur permettront de comprendre comment DUO1 active ses cibles et comment le gène lui-même est activé. L'identification du rôle de DUO1 dans la spécification des cellules germinales devrait permettre de développer un réseau réglementaire détaillé sur la gamétogenèse mâle, le processus par lequel les cellules sont différenciées en anthérozoïdes (gamètes végétaux mâles) et en oosphères (gamètes végétaux femelles), «et permettrait de mener des études comparatives sur le contrôle de la production des gamètes». Les résultats actuels ainsi que la description d'un mécanisme indépendant de régulation de cycle cellulaire nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la reproduction de la plante et de la graine. «Ces travaux offrent une première vision de la dimension moléculaire des mécanismes par lesquels la progression du cycle cellulaire et la différenciation des gamètes sont coordonnées chez les angiospermes», conclut l'étude. Le professeur Twell ajoute que l'étude pourrait permettre de découvrir les origines évolutionnaires des gamètes mâles végétaux et offrir de nouveaux outils moléculaires pour la manipulation de la fertilité des plantes et de la production de graines hybrides. Ces travaux pourraient également contribuer à contrôler le flux génétique au niveau des plantes transgéniques chez lesquelles la contribution mâle devrait probablement être éliminée (la stérilité mâle chez les plantes offre certains avantages commerciaux tels qu'une durée de conservation plus longue pour les fleurs).
Pays
Japon, Royaume-Uni, États-Unis