La génomique
09/07/12 16:22

La tomate a survécu aux glaciations grâce à des changements de son génome

Le génome de la tomate s'est dupliqué trois fois en différentes occasions de forme consécutive il y a 60 millions d'années, ce qui pourrait lui avoir permis de survivre aux glaciations, selon ce que constate une recherche internationale qui a séquencé son génome et qui a compté avec la participation de nombreux centres espagnols. « Ce fait pourrait l'avoir sauvée de la dernière grande extinction massive » qui a rayé 75 % des espèces de la planète, parmi lesquelles les dinosaures, selon l'enquêteur de l'Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire de Plantes Primo Yúfera (centre mixte du CSIC et de l'Université Polytechnique de Valence), Antonio Granell, qui a dirigé la partie espagnole du travail.

Les scientifiques ont complété le séquençage du génome de la tomate de culture (Solanum lycopersicum) et celui de sa parente sauvage (Solanum pimpinellifolium) et les ont comparés avec différentes espèces proches comme le raisin et la pomme de terre. Ainsi, on estime que la première fois que s'est multiplié le génome de ce légume, cela fut avant que tomates et raisins ne prennent des chemins évolutifs différents et la seconde, plus récente, eut lieu avant que tomates et pommes de terre se séparent, selon l'étude qui a été publiée dans la revue « Nature ».

Les duplications du génome « sont un mécanisme pour générer de nouvelles caractéristiques », signale Granell. « Si, à partir de ciseaux, vous voulez créer une scie, vous pouvez altérer les ciseaux pour qu'ils paraissent être une scie, mais vous demeurerez sans ciseaux ; pour éviter cette perte, ce que la nature fait est de dupliquer les ciseaux et d'appliquer les changements sur une des copies de manière à ce que vous ne perdiez pas la structure originelle au cas où ce dit changement n'est pas bénéfique à l'espèce », explique-t-il.

Avec le temps qui passe, le contenu génétique répété et ce qui est resté obsolète à cause des nouvelles fonctions se remodèle peu à peu. Dans le cas de la tomate, par exemple, certains gènes en relation avec sa texture et sa couleur sont le fruit de ce résultat de duplication et de spécialisation.

Dans ce projet, qui a nécessité huit ans de travail, ont pris part 300 chercheurs de centres de recherches de 14 pays, parmi lesquels se trouvent l'Espagne, en plus de l'Allemagne, l'Argentine, la Belgique, la Chine, la Corée du Sud, la France, les Pays-Bas, l'Inde, Israël, l'Italie, le Japon, le Royaume-Uni et les États-Unis. Concrètement, ont participé le Barcelona Supercomputing Center – Centre National de Supercalcul (BSC – CNS), l'Institut de Recherche Biomédicale (IRB), le Centre National d'Analyse Génomique (CNAG), l'Institut National de Bio-informatique, le Centre de Régulation Génomique (CRG), l'Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Plantes et l'Institut d'hortifruticulture Subtropicale et Méditerranéenne La Mayora (centre mixte du CSIC et de l'Université de Malaga) et les entreprises Genome Bioinformatics et Sistemas Genómicos. La participation espagnole était axée sur le séquençage du chromosome 9 et sur l'introduction de nouvelles technologies de séquençage.

L'étude conclut que les changements qui se sont succédés il y a des millions d'années ont contribué à l'apparition de nouvelles espèces de plantes à fruits et à leur diversification. La tomate appartient à la famille des Solanacées, qui comprend les pommes de terre, les poivrons, les aubergines, et même des plantes ornementales et médicinales comme la pétunia, le tabac, la belladone ou la mandragore, présentes dans différents endroits du monde.

Les différences génétiques entre la tomate et la pomme de terre sont supérieures à 8 % de l'ensemble, alors que entre la tomate de culture et la sauvage, la différence est seulement de 0,6 %. Ceci veut dire qu'il y a seulement six changements tous les 1.000 nucléotides, ce qui indiquerait que les deux espèces se séparèrent il y a 1,3 millions d'années.

Avec le séquençage du génome, les scientifiques ont créé les bases moléculaires pour pouvoir étudier la tomate et investiguer sur des formes de culture qui permettent de générer des stratégies pour aider cette espèce à résister aux plaies et au manque d'eau. Connaître son génome en détail nous permet de mieux comprendre l'évolution des plantes supérieures et nous offre de nouveaux outils pour l'agriculture dans le futur », explique le chercheur Francisco Cámara, du Centre de Régulation Génomique (CRG). De fait, aujourd'hui, on sait que certains des fragments répétés comprennent des gènes qui seraient responsables de quelques-unes des propriétés de la tomate comme, par exemple, la formation d'une peau plus résistante pour conserver le meilleur du fruit. « La tomate est une des plantes de culture les plus communes et avec la meilleure exploitation ».

Pas moins de 35.000 gènes

L'ADN de la tomate possède environ 35.000 gènes qui s'expriment tout au long de 900 millions de paires de bases. Entre ses différentes chaînes d'adénine, de guanine, de cytosine et de thymine, la tomate présente les indices tendant à prouver qu'elle a souffert diverses variations.

« L'identification de gènes est le premier pas pour convertir le séquençage du génome d'une espèce en une information relevante du point de vue biologique », ajoute Roderic Guigó, du laboratoire de Bio-informatique et Génomique du CRG. L'apport de son laboratoire à cette étude a consisté en la mise au point d'un logiciel pour la détection de gènes.

Le projet a été mené par un consortium international et prétend offrir le génome de la tomate à des groupes de recherche publics et privés pour améliorer la connaissance de la biologie de ce végétal, essentiel dans l'agriculture. Des versions précédentes du séquençage sont disponibles depuis plus d'un an sur une page web d'accès public. De son côté, Granell fait remarquer l'importance de « diffuser ce types d'avancées le plus tôt possible, surtout quand il s'agit de recherches publiques, de manière à ce qu'on puisse faire profiter la société de ces bénéfices aussi tôt que possible ».

Le séquençage de la tomate et les ressources liées sont accessibles sur http://solgenomics.net et sur   http://mips.helmholtz-muenchen.de/plant/tomato/index.jsp.

Langues disponibles: Anglais Espagnol
A l'avant-garde

La génomique est synonyme d'avant-garde technologique. Une technologie de pointe et pas si chère. Le premier pas fut initié en lisant les presque 3.000 millions de « lettres » que forment le génome humain. Il y a de cela dix ans et grâce à cela s'est ouvert un nouveau monde de possibilités pour la biologie, la médecine et aussi les sciences qui étudient l'évolution des espèces.

En une décennie l'évolution exponentielle qu'a vécu la technologie de la génomique a permis de réduire de manière substantielle les coûts de séquençage génétique, ce qui a permis d'amplifier l'éventail d'espèces analysées. Le génome du panda fut mis à jour en 2010 et actuellement les scientifiques du monde entier poursuivent l'objectif de séquencer plus de 10.000 espèces de vertébrés afin d'étudier leur évolution.

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