Africa-Press – Côte d’Ivoire. Les petites plantes du genre Marchantia ne vous disent rien ? Pourtant, elles viennent de mettre en lumière le rôle adaptatif de familles de gènes présentes chez toutes les espèces de plantes terrestres. En effet, sortie dans Nature Genetics, une étude conduite par une équipe du Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (CNRS/Toulouse INP/Université de Toulouse) est l’une des premières à examiner la diversité génétique au sein d’une espèce de plantes non vasculaires. Cette diversité, bien documentée chez les plantes vasculaires comme les plantes à fleurs, l’est beaucoup moins chez les mousses et les hépatiques.
Pour combler cette lacune, les génomes de divers spécimens de la plante Marchantia polymorpha ont été analysés afin de rechercher ses mécanismes d’adaptation à son environnement. Cette hépatique non-vasculaire, que l’on retrouve dans les milieux humides, est de plus en plus utilisée comme organisme modèle en biologie végétale en raison de son cycle biologique rapide.
Des gènes liés à l’adaptation présents chez toutes les plantes
Plus précisément, les analyses génomiques se sont concentrées sur la sous-espèce Marchantia polymorpha ruderalis. Ces comparaisons entre individus d’une même espèce ont révélé une variabilité génétique concernant certaines familles de gènes d’intérêt.
Cette fluctuation a pu être associée à des conditions environnementales différentes, comme par exemple des différences de niveaux de précipitations et de températures. ”Ces gènes sont responsables de certaines différences d’adaptation à l’environnement, par exemple en zone sèche ou plus humide, cette espèce se retrouvant dans des climats variables dans toute l’Europe et en Amérique du Nord”, explique Maxime Bonhomme, maître de conférences à l’Université de Toulouse et co-auteur de l’étude.
« La question était de voir si ces mécanismes d’adaptation sont spécifiques ou s’ils ont des points communs avec ceux qu’on connaît chez les autres plantes », explique-t-il. Pour y répondre, ses confrères et lui ont mené des comparaisons génomiques avec plusieurs autres espèces modèles dont Arabidopsis thaliana, une plante à fleurs d’une lignée très éloignée de celle de M. polymorpha ruderalis et dont l’ancêtre commun daterait d’il y a 450 millions d’années.
L’existence de ces gènes était déjà connue, notamment leur caractère ancestral et leur présence chez toutes les plantes terrestres. La nouveauté ici a été d’établir leur lien avec des adaptations à l’environnement. « Par l’approche de variabilité génétique intraspécifique de Marchantia polymorpha ruderalis, on sait maintenant que ces gènes sont directement reliés à des capacités d’adaptation chez toutes les plantes terrestres. Ces familles de gènes sont comme une boîte à outils utilisée par toutes ! », confirme Maxime Bonhomme.
Un étrange gène d’origine fongique
En faisant leurs analyses sur leur modèle d’étude Marchantia, les chercheurs ont également identifié un gène assez particulier, rare voire absent chez les autres espèces de plantes, mais présent… chez les champignons. Il serait le résultat d’un transfert horizontal de gènes (voir encadré ci-dessous) survenu il y a 450 millions d’années.
Un transfert horizontal de gènes est le passage de gènes d’un génome à un autre par des mécanismes divers, comme l’échange d’éléments transposables, une infection virale ou la fusion temporaire d’organismes différents.
Mais pourquoi reste-t-il peu fréquent dans le génome des plantes ? L’hypothèse avancée est que ce gène aurait été acquis par l’ancêtre commun des plantes terrestres, puis perdu chez certaines plantes vasculaires, en particulier chez les plantes à fleurs où on ne le retrouve pas.
Le scientifique précise que sans l’étude de Marchantia polymorpha rudera, ce gène serait probablement resté inconnu. “Ce transfert très ancien a été maintenu chez certaines plantes car il présente un intérêt pour l’adaptation à l’environnement, mais il a été perdu chez d’autres probablement parce qu’il était inutile ou que d’autres mécanismes étaient plus efficaces ».
Étudier des plantes plus discrètes pour comprendre l’évolution
« Parfois, c’est bien de regarder un peu ailleurs pour avoir un autre point de vue, conclut Maxime Bonhomme. Le fait d’étudier une plante qui est un peu discrète, qui n’a pas d’intérêt particulier pour les humains, nous a permis de nous rendre compte de mécanismes qui sont communs chez toutes les plantes et d’identifier des choses essentielles pour comprendre l’évolution des plantes à grande échelle”.
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