Le mystère de la couleur de la fleur de pois de Mendel enfin résolu
Gregor Mendel, moine augustin et scientifique du XIXe siècle, proclamé père de la génétique moderne, avait utilisé le gène qui contrôle la couleur des fleurs de pois pour étudier la transmission de certains traits d'une plante à l'autre. Mais les chercheurs se sont longtemps demandé de quelle manière se faisait la transmission des caractères. Une équipe de chercheurs financée par l'UE a résolu le mystère qui se cachait derrière l'une des expériences biologiques les plus renommées dans la communauté scientifique. Leur dernière étude, financée en partie par le projet GRAIN LEGUMES («New strategies to improve grain legumes for food and feed»), qui a reçu près de 15 millions d'euros au titre du domaine thématique «Qualité et sécurité alimentaire» du sixième programme-cadre de l'UE (6e PC), place sous un jour nouveau les bases de la génétique moléculaire sous-jacentes à l'expérience de Mendel. Conduite par le John Innes Centre (JIC) au Royaume-Uni, l'équipe de chercheurs a comparé les séquences d'ADN (acide désoxyribonucléique) du pois avec celles d'autres plantes aux traits caractéristiques, afin d'identifier les gènes responsables de la couleur des fleurs de pois. "Cette découverte est le fruit d'un effort conjoint. Elle n'aurait pas été possible sans la contribution de toutes les personnes qui ont participé à ce projet, et en particulier si Roger [le Dr Roger Hellens, directeur scientifique du groupe de génomique de l'Institut néo-zélandais de recherche sur les plantes et l'alimentation] n'avait pas été absolument déterminé à résoudre un problème qui le perturbait depuis de nombreuses années", explique le Professeur Noel Ellis, du département Génétique des plantes du JIC. La couleur mauve des fleurs de pois sauvages, ainsi que de nombreuses autres plantes, s'explique par l'accumulation de molécules pigmentaires appelées anthocyanes. Le procédé biochimique impliqué dans la production de ces molécules a été étudié pendant de nombreuses années. Présentée dans la revue PLoS ONE, l'étude identifie deux gènes, appelés A et A2, responsables de la production d'anthocyanes par le pois de senteur. «En comparant les séquences ADN du pois à celles d'autres plantes aux traits bien caractéristiques, telles que le pétunia, nous avons déterminé que le gène de Mendel était en fait un facteur de transcription qui contrôle le processus de biosynthèse de l'anthocyane», explique le Dr Roger Hellens. «Lorsqu'il est muté, ce facteur de transcription devient inactif. L'anthocyane n'est plus produite et on obtient alors des fleurs blanches». Aux fins de l'étude, les chercheurs ont utilisé près de 3 500 variétés de pois. Cette collection, conservée dans les locaux du JIC, comprend des espèces sauvages, cultivées et hybrides, dont certaines existent depuis le 19e siècle. «Nous avons utilisé les informations obtenues lors du génotypage de la collection de germoplasmes de pois que nous possédons au JIC afin de recenser les variétés exotiques, où nous pensions avoir de meilleures chances de trouver des allèles rares du gène de Mendel», explique le Professeur Ellis. "Il était important de trouver un deuxième allèle rare pour avoir une confirmation indépendante de l'identité du gène. Il poursuit en disant qu'il s'agit du «quatrième des sept gènes de Mendel à être caractérisé au niveau moléculaire et le deuxième dans lequel le JIC est impliqué». Alors, quelle est la prochaine étape? Le JIC est désormais en train de chercher, dans sa collection de germoplasmes, des gènes et des caractéristiques qui pourraient être utilisés pour améliorer le rendement ou la qualité des pois. Les pois sont capables de fixer l'azote de l'air grâce à une association symbiotique avec des bactéries situées dans des nodosités racinaires. Cela a pour effet de les rendre moins dépendants aux engrais azotés, dont l'utilisation dans les exploitations agricoles entraîne un coût élevé sur le plan économique et environnemental, en raison de la grande quantité d'énergie nécessaire à leur production. Ces engrais représentent également une source importante de protoxyde d'azote, un puissant gaz à effet de serre qui, avec le dioxyde de carbone et d'autres gaz, est accusé de contribuer au réchauffement climatique d'origine humaine. D'après les chercheurs, l'intensification de la production de pois et d'autres légumes serait une bonne manière d'assurer la sécurité alimentaire tout en réduisant le coût pour l'environnement. L'étude a été réalisée avec la contribution de chercheurs botaniques du Conseil de recherche sur la biotechnologie et les sciences biologiques (BBSRC) du Royaume-Uni, de l'Institut de recherche sur les plantes et l'alimentation de Nouvelle-Zélande, de l'Unité de recherche en génomique végétale (URGV) de France et du Service de recherche agricole du Département américain de l'agriculture (USDA).
Pays
France, Nouvelle-Zélande, Royaume-Uni, États-Unis