Les plantes s’échangent leurs gènes à grande échelle

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Dicotylédones ou monocotylédones, les plantes font fi de leur genre pour s’échanger des fragments entiers d’ADN. Et ces "transferts horizontaux" sont très fréquents, vient de découvrir une équipe de l’Université de Perpignan.

Il n’y a pas à revenir là-dessus: les plantes à fleurs se transmettent leur gène par un système de reproduction sexuée via la pollinisation. Pourtant, coexiste avec cette transmission verticale du patrimoine génétique, le transfert horizontal des éléments transposables de l’ADN. Et c’est même très courant. C’est ainsi que l’on retrouve des fragments de génome complètement identiques chez des plantes aussi différentes que la vigne et le palmier, la tomate et le haricot, le peuplier et le pêcher.

Ces éléments qui "sautent" d’un ADN à l’autre, ce sont des transposons, de petits séquences mobiles qui se dupliquent et s’insèrent n’importe où dans le génome et finissent par en représenter l’essentiel de la taille. Des études récentes montrent que ces éléments sont maintenus inactifs par des mécanismes cellulaires et finissent par être détruits: "nous nous sommes demandés pourquoi dans ces conditions, ces transposons continuaient malgré tout à être majoritairement présents dans le génome de presque tous les êtres vivants" explique Olivier Panaud, chef d’équipe au laboratoire Génome et développement des plantes de l’Université de Perpignan. L’idée : profiter du formidable succès du séquençage génomique ces dix dernières années pour se livrer à une analyse comparative.

 On retrouve des fragments de génome complètement identiques chez des plantes aussi différentes que la vigne et le palmier, la tomate et le haricot, le peuplier et le pêcher. WALTER ZERLA / Cultura Creative / AFP


Les chercheurs ont passé au crible informatique 40 génomes récemment séquencés représentant les grandes familles de plantes: "notre méthode a consisté à rechercher les séquences similaires, poursuit Olivier Panaud. Prenez un texte en anglais dans lequel figure le mot rendez-vous. On sait que c’est un emprunt au français. De même le mot week-end est un emprunt à l’anglais dans un texte français. C’est ainsi que nous avons procédé".

Les résultats publiés le 11 février sur le site de Genome Research sont étonnants. 26 génomes contiennent au moins un cas de transfert horizontal. Et ces "échanges" sont récents puisqu’ils ont eu lieu au cours des deux derniers millions d’années. C’est particulièrement vrai pour la vigne et le palmier, deux genres qui ont divergé il y a 150 millions d’années et n’ont donc plus de relations sexuelles depuis cette période d’apparition des plantes à fleurs. Or, si leurs gènes présentent une identité inférieure à 70%, leur élément transposable est similaire à 90%, preuve que l’on est bien en présence d’un transfert horizontal et qu’il est récent.

Au total, l’étude a révélé 32 cas de transfert horizontal de ce type : "si l’on extrapole aux 13 551 genres de dicotylédones et monocotylédones, cela représente plus de deux millions de transferts horizontaux effectués lors du pléistocène" affirme Olivier Panaud. Le succès des transposons s’expliquerait ainsi par la faculté de s’échapper d’un génome où leur activité est bloquée vers un génome "naïf" qui ne les reconnaîtrait pas.

Quels sont les mécanismes qui permettent une telle performance ? Il n’y a aujourd’hui que des hypothèses. Ces fragments d’ADN pourraient profiter d’organismes vivants, virus, champignons ou insectes pour voyager: "on peut imaginer ainsi le rôle d’insectes piqueurs allant d’une plante à l’autre" suppute Olivier Panaud. Mais des processus physiques sont aussi soupçonnés comme l’intégration de molécules d’ADN libre dans le sol, via les processus de dégradation. Ou encore des mécanismes d’hybridation inter-génériques aujourd’hui inconnus.

Cette trouvaille est-elle une pierre dans le jardin des OGM ? La découverte d’une fréquence élevée des transferts chez les plantes à fleurs ne suffit pas à conclure sur les dangers de dissémination d’un transgène et en particulier d’une résistance à un herbicide qui représente le plus gros risque agro-écologique de la culture des OGM: "mais cela démontre qu’on est loin de bien connaître le fonctionnement des écosystèmes et qu’il est nécessaire de pousser plus loin ces recherches, affirme Olivier Panaud. L’étape suivante serait de séquencer des agrosystèmes (plantes cultivées et plantes annexes des cultures) pour déceler la trace de transferts horizontaux très récents".

Sciences et avenir 28/2/2014