Concevoir des «super»-plantes
Le projet RECBREED («Recombination: An old and new tool for plant breeding»), financé par l'UE,a été créé pour développer des «super» plantes. Le consortium RECBREED a œuvré à optimiser les plantes en développant une boîte à outils plus performante pour produire des plantes ayant des caractéristiques désirables et pour éliminer les caractéristiques indésirables. Les chercheurs ont exploré différentes techniques de recombinaison homologue (RH) qui permettent l'échange de matériel génétique à des fins de réparation de l'ADN, de reproduction (également appelé la méiose) et du transfert de gènes artificiel entre les différentes espèces ou souches. Ils ont étudié le remplacement ciblé d'une séquence dans un génome, la recombinaison méiotique et l'induction de coupure double-brin par nucléases artificielles. RECBREED a franchi plusieurs étapes dans l'ingénierie précise de génomes végétaux. Chaque étape de RH a été étudiée en profondeur en caractérisant les gènes importants et en élucidant leur fonction à l'aide de certaines cultures comme la tomate, le maïs et Arabidopsis. Des marqueurs moléculaires appropriés ont été identifiés par analyse bioinformatique et utilisés pour le test et la validation. Les scientifiques sont parvenus à effectuer la mutagenèse induite par la coupure double-brin et le remplacement ciblé d'une séquence dans un génome (GT) chez Arabidopsis et la tomate à l'aide de nucléases à doigt de zinc et de nucléases effectrices de type activateur de la transcription. Aucun effet toxique ou négatif sur la croissance des plantes n'a été observé avec ces méthodes. Une méthode innovante de GT baptisée «in planta» permet de séparer les étapes de transformation et de GT, et son efficacité a été démontrée pour le maïs et Arabidopsis. Une autre réalisation importante concernait une multiplication par 10 du taux précis de GT en renforçant les fréquences du GT par la surexpression de la protéine AtRAD52-1A. Un accent particulier a été mis sur la compréhension et la modulation des facteurs affectant la recombinaison méiotique. Des paramètres importants tels que les protéines paralogues Rad51, les états de méthylation de l'ADN, la structure de la chromatine et les recombinases (Rad51 et DMC1) ont été identifiés avec succès. Les techniques agricoles traditionnelles se sont avérées insuffisantes pour répondre aux besoins alimentaires croissants pour l'homme et les animaux. L'utilisation de la technologie GT pourrait être une solution viable pour la production industrielle d'espèces supérieures de plantes très nutritives et à rendement élevé. Les conséquences socioéconomiques seront importantes pour le secteur agricole européen, avec une part de marché actuelle d'environ 4 000 millions d'euros pour la vente de semences uniquement. L'association de l'agriculture à la biotechnologie ne pourra que renforcer la position de l'UE dans ce domaine.
Mots‑clés
Culture sélective des plantes, recombinaison homologue, remplacement ciblé d'une séquence dans un génome, coupure double-brin, nucléase à doigt de zinc, biotechnologie
