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L’évitement de la consanguinité chez les plantes

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Une étude sur le genre Leavenworthia semble indiquer que la perte des caractères complexes pourrait être réversible
Publié: 10 Juin 2013

La consanguinité est généralement délétère, même chez les plantes à fleurs. En effet, comme ce type de croisement accroît le risque d’expression de copies défectueuses d’un gène, la viabilité de la descendance consanguine est plus faible. 

En dépit de leur nature hermaphrodite, de nombreuses plantes à fleurs peuvent reconnaître et rejeter leur propre pollen, évitant ainsi les croisements consanguins. Ce mécanisme constitue un caractère complexe reposant sur l’interaction d’un gène qui marque le pollen d’une molécule identificatrice et d’un gène qui produit une molécule capable de détecter le pollen libéré par cette même plante.
 
À maintes reprises, les biologistes de l’évolution ont soutenu qu’une fois disparus, les caractères complexes sont rarement récupérés. Toutefois, une nouvelle étude réalisée par des biologistes de l’Université McGill, dont les résultats ont fait l’objet d’un article publié dans la revue scientifique PLOS Biology, semble indiquer qu’il en serait autrement pour la reconnaissance de l’autopollen.
 
Dans une lignée évolutive conduisant au genre Leavenworthia (apparenté au canola et à certaines variétés de choux, comme le brocoli et le chou pommé), les gènes ancestraux codant pour la reconnaissance de l’autopollen ont été perdus. Toutefois, la fonction de reconnaissance de l’autopollen du genre Leavenworthia semble avoir été récupérée par deux autres gènes qui, à l’origine, pourraient avoir joué un rôle différent - dans la reconnaissance des pathogènes, par exemple.
 
L’« auto-incompatibilité », le système de reconnaissance du pollen qui permet aux plantes d’éviter la consanguinité découlant de l’autopollinisation, repose sur une paire de gènes étroitement liés appelée locus S. Dans le cadre de cette étude, les chercheurs ont analysé la séquence génétique, l’organisation génomique, ainsi que l’histoire évolutive des gènes du locus S chez des membres de la famille des Brassicacées, qui comprennent le genre Leavenworthia.
 
« Nous avons constaté la disparition des deux gènes du locus S ancestral des Brassicacées parmi les plantes du genre Leavenworthia », explique Sier-Ching Chantha, chercheuse à McGill et auteure principale de l’étude. « Toutefois, nos analyses révèlent que les plantes appartenant à ce genre possèdent deux autres gènes liés dont les caractéristiques ressemblent à ceux du locus S ancestral. De plus, chez les plantes d'une espèce apparentée à Leavenworthia, deux gènes similaires mais n'appartenant pas au locus ancestral, occupent la même position génomique que les deux gènes de Leavenworthia. Ceci nous porte à croire que ces gènes ont évolué pour adopter le rôle du système de reconnaissance du pollen  l’auto-incompatibilité  chez les plantes du genre Leavenworthia. »
 
Les mécanismes par lesquels les plantes évitent la consanguinité, ainsi que l’évolution du locus S, sont des sujets de recherche importants pour les phytobiologistes. On observe des centaines de variants d’un seul locus S au sein d’une même population de plantes, ce qui est peu commun. Dans le monde animal, les nombreuses variantes des gènes du système immunitaire constituent un phénomène semblable. En effet, ces derniers participent également à la reconnaissance, comme les gènes du locus Schez les plantes; toutefois, ils reconnaissent les antigènes étrangers plutôt que les types de pollen. Il semble que la fonction de reconnaissance puisse agir dans les deux systèmes afin de permettre l’évolution d’une vaste diversité génétique. 
 
« François Jacob, le célèbre biologiste français, a déjà comparé la sélection naturelle à un bricoleur qui utilise les matériaux qu’il trouve dans son environnement immédiat pour fabriquer un objet fonctionnel », affirme Daniel Schoen, professeur de biologie à McGill et auteur-ressource de l’étude. « L’évolution des gènes qui interviennent dans la reconnaissance de l’autopollen chez les plantes du genre Leavenworthia constitue un exemple convaincant de ce concept, et ajoute foi à la notion selon laquelle la perte de caractères complexes n’est peut-être pas toujours irréversible. » 
 
Les autres coauteurs de l’étude sont Adam C. Herman et Adrian E. Platts, du Département de biologie de l’Université McGill, et Xavier Vekemans, de l’Université Lille 1, en France.
 
Cette étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, Génome Canada, Génome Québec et l’Agence nationale de la recherche, en France.
 

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