Décrypter l’évolution des plantes terrestres
Il y a environ 500 millions d’années, les plantes ont colonisé la terre. Ce bouleversement évolutif a transformé le monde tel que nous le connaissons et a été suivi d’une scission qui a engendré des plantes vasculaires telles que Arabidopsis, avec leurs systèmes de pousses élaborés et leur reproduction tardive, et des bryophytes non vasculaires comme les mousses. Une petite molécule de signalisation connue sous le nom de miR156 a évolué chez un ancêtre commun aux deux groupes de plantes. Chez les plantes vasculaires, miR156 retarde la transition du développement juvénile, les plantes non vasculaires ne subissant pas la même transition. «Cela nous a amenés à nous interroger sur le rôle ancestral de miR156 au cours de l’évolution des plantes, et à quel point il s’agissait d’une innovation importante pour les plantes lorsqu’elles ont émergé de leurs habitats aquatiques pour coloniser la terre», explique Jill Harrison(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeure agrégée à l’École des sciences biologiques de l’Université de Bristol et coordinatrice du projet miR156evo. Dans le cadre du projet miR156evo financé par l’UE et entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (MSCA), les chercheurs ont commencé à étudier l’hypothèse selon laquelle l’émergence de la molécule miR156 a constitué un élément essentiel de l’évolution des plantes terrestres, à l’origine de la complexité morphologique des plantes vasculaires.
Analyser le rôle de miR156 chez les plantes
Pour découvrir le rôle ancestral de miR156 chez les plantes terrestres, l’équipe a comparé les rôles de miR156 dans le développement des mousses et des plantes à fleurs. «S’il s’avère que miR156 a des effets similaires dans les deux types de plantes, par exemple en régulant le moment des transitions entre les différents stades du cycle de vie des plantes, ces rôles seront probablement ancestraux chez les plantes terrestres», explique Jim Fouracre(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), chargé de recherche universitaire de la Royal Society(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à l’université de Bristol(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et chercheur sur le projet miR156evo. Les chercheurs ont interrompu et renforcé les fonctions de miR156 afin de déterminer le rôle qu’elle joue dans la mousse. Ils ont modifié les niveaux d’expression des gènes (ils les ont essentiellement activés ou désactivés), à l’aide de techniques de transfert de gènes. L’équipe a également utilisé une technique relativement nouvelle connue sous le nom de CRISPR-Cas9, qui fonctionne comme des ciseaux génétiques pour découper des morceaux de gènes. Ils peuvent ainsi empêcher le fonctionnement des gènes et créer des «lignes de rapport» qui révèlent l’endroit où un gène spécifique est actif dans la plante. «Les premiers résultats indiquent que miR156 pourrait fonctionner de la même manière chez les plantes non vasculaires et vasculaires en régulant le moment de la progression du cycle de vie», déclare Jim Fouracre. «Nos résultats actuels suggèrent qu’il s’agit probablement d’une fonction conservée, également présente chez l’ancêtre de toutes les plantes terrestres.»
Approfondir nos connaissances relatives aux plantes terrestres ancestrales
Le projet s’est plus particulièrement intéressé au rôle de miR156 pendant le développement du stade sporophyte, juste avant que la plante ne produise des spores. «Nous ignorons à quoi ressemblait l’ancêtre des plantes terrestres, mais l’élaboration du cycle de vie du sporophyte chez les plantes vasculaires a permis leur spectaculaire radiation et leur domination écologique», ajoute Jill Harrison. «Nos recherches sur le développement des sporophytes de mousses nous renseigneront sur le cycle de vie ancestral des plantes terrestres.»
S’appuyer sur les connaissances fondamentales de la régulation des gènes
Grâce en partie à l’attribution d’une bourse du MSCA, Jim Fouracre a créé son propre groupe de recherche en tant que chargé de recherche universitaire de la Royal Society, où il poursuivra ses études du rôle de miR156 au cours du développement des plantes. Après avoir développé les outils expérimentaux nécessaires pour commencer à répondre aux questions de recherche, l’équipe établit également des modèles de culture en laboratoire afin d’exploiter leurs connaissances fondamentales sur la façon dont miR156 régule le développement. «Nous sommes impatients de découvrir ce que nous attend», déclare Jill Harrison.