La recherche met en lumière un taux de mutation rapide du génome des plantes
Une nouvelle étude publiée dans la revue Science explique qu'une équipe de chercheurs a étudié le génome complet d'une plante sur 30 générations afin de comprendre la vitesse à laquelle se produisent les mutations génétiques chez les plantes. Les découvertes des scientifiques éclairent d'un nouveau jour la résistance que développent les plantes aux herbicides et pourraient contribuer aux efforts visant à mettre au point des plantes résistantes à la sécheresse, par exemple. Ces recherches s'inscrivent dans le cadre du projet ARELATIVES («Leveraging the genome sequences of two Arabidopsis relatives for evolutionary and ecological genomics»), financé par l'UE à hauteur de 2,2 millions d'euros au titre de l'initiative l'ERA-NET Plant Genomics (ERA-PG). ERA-PG rassemble des organismes nationaux de financement de la recherche originaires de 17 pays et est soutenu par le sixième programme-cadre (6e PC). «Nous comprenons relativement bien les effets à long terme des mutations du génome, mais nous ignorions à quelle fréquence se produisent de nouvelles mutations», explique le Dr Detlef Weigel, directeur à l'Institut Max Planck de biologie développementale en Allemagne, qui a dirigé les recherches avec ses collègues de l'université de l'Indiana aux États-Unis. Aujourd'hui, la comparaison des génomes de plantes et d'espèces animales est devenue une pratique scientifique courante, mais, dans ce cas précis, l'équipe de recherche est allée plus loin en étudiant toutes les modifications génétiques survenues dans cinq variétés de la plante à fleurs Arabidopsis thaliana (plus connue sous le nom d'arabette des dames) sur 30 générations. Leur objectif était d'identifier les différences entre le génome de la première et de la dernière génération. Les recherches ont révélé que 20 composants de l'ADN (également appelés paires de base) avaient muté sur plusieurs années dans chacune des cinq variétés d'Arabidopsis. «La probabilité qu'une lettre du génome change sur une seule génération est donc d'environ 1 sur 140 millions», a expliqué le professeur Michael Lynch de l'université de l'Indiana. Cela signifie en réalité que chaque plante d'Arabidopsis présente en moyenne une nouvelle mutation sur chacune des deux nouvelles copies du génome qu'il hérite de ses parents. L'identification de ses minuscules altérations s'est faite au prix d'un travail extrêmement minutieux de la part de l'équipe, qui a dû vérifier 30 fois les différentes lettres de chaque génome. Le Dr Weigel explique: «Découvrir l'endroit précis de la mutation du génome n'a été possible que grâce à de nouvelles méthodes qui nous ont permis d'examiner le génome entier avec une grande précision et dans un délai très court». Ces recherches ont montré à l'équipe l'ampleur de l'évolution des génomes. Bien que le nombre de mutations dans les plantes Arabidopsis paraisse petit (sur un groupe de 60 millions de plantes Arabidopsis, chacune des lettres du génome ne change en moyenne qu'une fois), si l'on considère que la plante produit des milliers de graines sur une génération, la vitesse de mutation semble incroyable. Les résultats des recherches permettront maintenant aux scientifiques de calculer avec davantage de précision le moment auquel les différentes espèces se divisent. Par exemple, l'A. thaliana et son plus proche parent l'Arabidopsis lyrata possèdent de nombreux traits différents, notamment au niveau de leur mode de vie et du type de fleurs qu'elles produisent. Des recherches précédentes avaient laissé entendre que les espèces s'étaient divisées il y a 5 millions d'années, mais les nouvelles recherches montrent que cela remonterait probablement à 20 millions d'années. Les résultats de ces recherches auront de nombreux impacts positifs, et permettront notamment de comprendre la raison et les modalités de la résistance des plantes aux herbicides Les phytogénéticiens pourront également utiliser les mutations du génome pour augmenter le rendement des récoltes ou pour rendre les plantes résistantes à la sécheresse. Selon l'équipe de recherche, la mutation du génome humain serait au moins aussi rapide que celle des plantes. Pour le professeur Lynch, «si l'on applique ces découvertes aux humains, chaque individu affiche environ 60 nouvelles mutations que ses parents ne présentaient pas. Avec plus de 6 milliards de personnes sur Terre, cela signifie qu'en moyenne, chaque lettre du génome humain est modifiée chez des dizaines de concitoyens. Tout ce qui est génétiquement possible est testé sur une très courte période.»
Pays
Allemagne, États-Unis