Le bruit génétique explique la vigueur des hybrides
Des chercheurs du John Innes Centre au Royaume-Uni ont découvert qu'une certaine variabilité dans l'activité des gènes explique la vigueur des plantes hybrides. La recherche, financée en partie par une bourse Marie Curie de formation en début de carrière, explique pourquoi les plantes hybrides sont en général plus vigoureuses que leurs parents. Les résultats de l'étude ont été récemment publiés dans la revue Public Library of Science (PLoS) Biology. L'une des questions les plus surprenantes pour les botanistes actuellement est de comprendre pourquoi les hybrides interspécifiques présentent l'une de deux caractéristiques opposées. Ils sont généralement plus vigoureux que leurs parents, ce que les scientifiques appellent «vigueur hybride», mais certains sont moins vigoureux et fertiles que les géniteurs, un phénomène connu sous le nom d'«infériorité hybride». Au fil du temps, les scientifiques ont partagé leurs opinions sur l'existence de ces deux caractéristiques. Dans cette étude, les chercheurs ont étudié comment la variation affecte l'expression des gènes dans deux espèces de mufliers. Ils ont découvert une sorte de «bruit» génétique, déclenché par une certaine variabilité dans l'activité des gènes. Une partie de cette variabilité est éliminée lors de l'hybridation des espèces, ce qui se traduit par une vigueur supérieure. «C'est la première étude qui analyse les conséquences des variations dans l'expression des gènes sur des traits conservés dans des espèces très proches», expliquait le co-auteur de l'étude, le professeur Enrico Coen du John Innes Centre. L'équipe explique avoir réussi à démontrer que l'activité de certains gènes «peut librement varier au cours de l'évolution dans certaines limites, en mesurant cette variation et son effet sur le phénotype»? Les chercheurs ajoutent que «bien qu'une telle variation puisse avoir un effet phénotypique mineur pour chaque locus pris séparément, son effet collectif pour plusieurs gènes peut devenir très important». En démontrant la façon dont ces effets peuvent déclencher l'infériorité et la supériorité hybrides, l'équipe a pu apporter de nouvelles informations sur les performances des hybrides. Menés par le professeur Coen, les chercheurs ont évalué les traits qui provoquaient une asymétrie florale chez deux espèces proches de mufliers. En mesurant l'activité de deux gènes majeurs et de leur impact sur l'asymétrie florale, l'équipe a déterminé que la variation (le «bruit») avait un effet minimal sur une espèce pour un seul gène, et que l'effet collectif sur plusieurs gènes pouvait être plus important, diminuant la performance générale. Selon les chercheurs, la sélection naturelle pourrait ne pas être en mesure d'éliminer ce bruit, mais l'hybridation serait plus efficace, dans une certaine mesure. Les hybrides peuvent être plus performants pour des caractères de base comme la croissance, mais à long terme, ils peuvent aussi être moins performants pour d'autres traits, notamment la reproduction sexuée. «Le niveau d'expression des gènes peut varier durant l'évolution, dans une certaine limite», fait remarquer le professeur Coen. «Mais les effets cumulatifs de la variation expliquent le phénomène contradictoire d'infériorité et de supériorité hybrides.» Les résultats des chercheurs concernent aussi bien les espèces naturelles que les variétés cultivées. «Les cultivateurs savent déjà qu'il n'existe pas de gène magique pour la vigueur hybride, sinon ils l'utiliseraient depuis bien longtemps. Notre étude montre comment et pourquoi l'hybridation peut avoir un si grand impact sur les performances», conclut le professeur Coen.
Pays
Royaume-Uni