Le transfert génétique encourage l'évolution végétale
Des chercheurs de France, du Royaume-Uni et des États-Unis ont mis en lumière le transfert génétique de plante à plante pour stimuler le développement évolutif. Les découvertes, présentées dans la revue Current Biology, ont mis en évidence que les enzymes essentielles à la photosynthèse sont partagées entre les plantes ayant une relation ancestrale distante et que le cycle métabolique de la plante réceptrice absorbant les gènes contribue à son adaptation. Les travaux ont été en partie financés par une bourse Marie Curie au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE. La majorité des scientifiques pensent que la transmission des gènes d'un parent à la descendance, d'origine animale ou végétale, contribue à leur évolution. Les modifications génétiques apparaissent également par ce processus. Mais dans cette dernière étude, des chercheurs de la Brown Université aux États-Unis, du Laboratoire évolution & diversité biologique de France, l'université de Liverpool et de Sheffield au Royaume-Uni ont identifié comment les gènes se transmettent de plantes à plantes entre espèces apparentées. Les chercheurs ont observé qu'un groupement d'herbes se sont transmis des gènes à plusieurs reprises sur des millions d'années; les gènes transférés ont joué un rôle important dans le mécanisme de photosynthèse végétal. C'est le cas des plantes C4, que l'on retrouve dans les climats chauds et tropicaux. Ces plantes représentent 20% de la couverture végétale de notre planète. «Il s'agit du premier cas dans lequel des gènes nucléaires transmis entre plantes ont été incorporés dans le métabolisme fondamental et ont contribué à l'évolution d'une caractéristique nouvelle, à savoir la photosynthèse C4», explique le Dr Pascal-Antoine Christin du département d'écologie et de biologie évolutive de l'université américaine. Les chercheurs ont examiné l'origine de deux gènes encodant des enzymes intégrales à la photosynthèse C4; la phosphoénolpyruvate carboxylase (ppc) et la phosphoénolpyruvate carboxykinase (pck). Ils ont évalué la présence historique des enzymes et leurs fonctions dans le genre végétal étudié, l'Alloteropsis. L'équipe a d'abord évalué les gènes d'espèces apparentées, trois plantes C4 (Alloteropsis angusta, Alloteropsis cimicina et Alloteropsis semialata) et une plante C3 (Alloteropsis eckloniana). Ils voulaient comprendre l'historique évolutionnaire de ppc et pck, que l'on retrouve dans l'ancêtre commun C3 et qui se seraient adaptés de sorte à stimuler la photosynthèse dans les plantes C4. «On ignore comment ces gènes ont évolué», commente le Dr Christin. «On pense qu'un ancêtre possédait ces gènes, mais qu'ils n'étaient pas impliqués dans la photosynthèse, et qu'ils ont ensuite été modifiés pour devenir des agents photosynthétiques C4.» Ils ont évalué les plantes C4 dont l'enzyme ppc était nécessaire pour la photosynthèse ainsi que les plantes dont l'enzyme était présente mais ne participait pas à la photosynthèse. Les chercheurs ont avancé que les enzymes ppc utilisées dans la photosynthèse C4 seraient apparentées aux gènes non photosynthétiques des plantes C3 étroitement apparentées, étant donné leur origine commune. Mais en fait, ils ont découvert que les gènes ppc impliqués dans la photosynthèse C4 étaient plus proches des gènes ppc des autres espèces C4 n'ayant aucun rapport de phylogénie. L'équipe a également découvert que ces plantes partagent des enzymes ppc photosynthétiques qui se sont dérivés il y a 20 millions d'années. Ainsi, malgré les divergences d'origine, les chercheurs ont identifié un échange génétique. «Nous avons compris depuis longtemps que les adaptations évolutionnaires sont transmises de parents à enfants», commente le Dr Collin Osborne de l'université de Sheffield. «Maintenant, nous avons découvert qu'elles peuvent même se passer entre cousins éloignés n'ayant aucun contact direct entre espèces.» Et le professeur Erika Edwards de la Brown University: «Ce qui est excitant est que ces gènes se transmettent entre plantes d'une façon que nous ne connaissions pas jusqu'à présent. Il n'y aucune relation hôte/parasite chez ces plantes, pourtant c'est bien le genre de rapport auquel nous assistons généralement avec ce type de transfert.»Pour de plus amples informations, consulter: Université de Sheffield: http://www.shef.ac.uk/ Revue Current Biology: http://www.cell.com/current-biology/
Pays
France, Royaume-Uni, États-Unis