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La génétique des fruits à la loupe

Nous aimons tous les fruits et tenons peut-être pour acquis que leur principale fonction évolutive est de disperser des graines. Les chercheurs ont examiné la génétique de la machinerie moléculaire qui se cache derrière les différents mécanismes permettant la dispersion des graines loin de leurs parents.
La génétique des fruits à la loupe
La recherche de FRUIT LOOK, financée par l’UE, a examiné la génétique et les réseaux de gènes responsables de la formation des fruits chez des plantes diverses, telle que la plante modèle Arabidopsis thaliana et son prédécesseur, la mousse Physcomitrella patens. En examinant le Big Data pour mettre en évidence des réseaux de gènes, l’équipe a également étudié les espèces Solanum (tomate), Antirrhinum et Nicotiana.

Une synergie fondée sur une expertise complémentaire

Répartis en Amérique du Nord et en Europe, six partenaires ont partagé leur expertise dans divers domaines de recherche, dont la biologie reproductive, la génétique du développement, la génomique fonctionnelle et la génétique moléculaire, créant une plateforme et un environnement propices à la formation des jeunes chercheurs.

Aidés par une plateforme d’échange intercontinental, les membres ont utilisé des outils génomiques, des analyses ChIP, des interactions protéine/protéine et des manipulations de l’homéostasie hormonale pour faire la lumière sur les mécanismes contrôlant la formation, la croissance et la maturation des fruits. Comme le souligne le professeur Simona Masiero, coordinateur du projet, «le succès de ce programme a débouché sur des relations de travail qui dépassent la portée d’un seul projet et de nombreux membres du personnel des deux continents en bénéficieront maintenant et à l’avenir».

Des développements fructueux en matière de structure et de fonction

Dans sa forme la plus simple, le fruit a évolué pour protéger les graines et assurer leur dispersion et leur croissance. Les fruits sont formés à partir d’un gynécée mature fécondé, mais d’autres éléments de la fleur sont nécessaires, en particulier pour les fruits charnus.

FRUIT LOOK a contribué à mieux comprendre les réseaux moléculaires, génétiques et physiologiques contrôlant la structuration et la croissance des fruits chez Arabidopsis thaliana. Ces informations ont ensuite été transférées à d’importantes cultures agricoles, à la tomate, au tabac et à diverses légumineuses.

La morphologie et la fonction des fruits dépendent en grande partie de la structure du gynécée, l’organe femelle de la plante. Il maintient l’ovaire qui se développe ensuite en fruit après la fécondation. Les chercheurs de FRUIT LOOK ont créé des mutants (high order mutants) à partir de régulateurs déjà connus, afin d’établir des liens génétiques entre eux. Les résultats montrent que les cascades moléculaires émanent de ces régulateurs.

Ces hormones entrent à nouveau en action!

En plus de l’action des régulateurs génétiques, les hormones telles que l’auxine, la cytokinine et la gibbérelline agissent comme des morphogènes dans la formation du gynécée. Les scientifiques ont attribué de nouvelles fonctions à l’homéostasie de l’auxine dans la fleur et ont également découvert un autre rôle de l’acide abscissique (ABA).

Le groupe s’est concentré sur l’ABA et son rôle dans les mécanismes de fertilisation et de maturation.

Base de données et réseaux

À titre d’exemple de l’approche Big Data, le groupe de recherche a utilisé Solcyc, une base de données pour la curation manuelle des réseaux métaboliques dans les bases de données propres à la famille des Solanacées, incluant la pomme de terre, la tomate, le poivre et le tabac.

Le travail fourni par le consortium FRUIT LOOK est globalement axé sur une approche de biologie des systèmes. En fusionnant les données sur les régulateurs de la formation des fruits, les chercheurs ont identifié des régulateurs en amont et leurs gènes cibles pour établir des réseaux détaillés.

Héritage de la formation FRUIT LOOK

FRUIT LOOK a eu un impact très fort sur tous les chercheurs impliqués, aussi bien chez les chercheurs en début de carrière que les chercheurs expérimentés. «Les jeunes chercheurs ont pu de visiter des laboratoires à l’étranger et de travailler dans des instituts de recherche de haute technologie», souligne le professeur Masiero. Par ailleurs, les doctorants ont eu l’opportunité de générer leurs propres données et de collaborer à l’analyse.

Le nombre de recherches obtenues par les jeunes chercheurs témoigne du haut niveau de formation qu’ils ont reçue. Jusqu’à présent, deux d’entre eux ont décroché des postes de doctorants, un étudiant a terminé son doctorat et trois ont obtenu des post-doctorats. De plus, trois publications dans des revues à comité de lecture couvrent un large éventail de thèmes, notamment la structuration de l’embryon, la détection et le contrôle de l’auxine, l’arrêt du méristème et les réseaux métaboliques. Deux autres articles sont en cours de révision.

Le professeur Masiero résume le succès du projet FRUIT LOOK: «FRUIT LOOK a mené à des avancées considérables concernant des processus essentiels pour les obtenteurs, comme les processus de maturation des fruits et les interférences entre les fruits et les graines». L’accent mis sur les voies de contrôle du développement reproductif donne une importance supplémentaire à ce projet, car le changement climatique et l’augmentation mondiale des prix alimentaires mettent en évidence la nécessité de concentrer les ressources sur le maintien et l’amélioration de la sécurité alimentaire.

Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

FRUIT LOOK, fruit, réseau, gène, régulateur, auxine, acide abscissique (ABA)