Etude sur l'évolution d'un Milliard d'années des plantes vertes de la planète

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Vie institutionnelle
amborella-trichopoda-2©G-Gateble-IAC

Après environ 9 années de travaux, un consortium international de pratiquement 200 chercheurs dévoile les séquences des gènes de plus de 1100 espèces de plantes réparties sur toute la planète. Des chercheurs locaux* de l’UNC et de L’IAC y ont participé.

À l’origine de cet article, une initiative scientifique d’envergure, nommée « The One Thousand Plant Transcriptomes Initiative (1 KP) » ou « Initiative un millier de transcriptomes de plantes ». Il s’agit d’un projet collaboratif à grande échelle, ayant pour objectif d’étudier la diversification des espèces de plantes « vertes » au sens large (des algues vertes aux plantes à fleurs en passant par les mousses, fougères et conifères toutes ces classes étant bien représentées en Nouvelle-Calédonie), de leurs gènes et génomes, à travers plus d’un milliard d’années d’évolution.

D’après les chercheurs impliqués tout est interconnecté dans l’arbre d’évolution et si l’on souhaite comprendre comment fonctionne l’arbre de la vie, il est indispensable d’étudier les relations entre les espèces. C’est à ce moment-là que le séquençage – détermination de la séquence des gènes – intervient et permet de montrer des caractères communs ou différents entre les espèces. « Nous avons eu l’opportunité de participer à ce grand projet, initié par nos collaborateurs américains, en fournissant des données et des échantillons d’ADN et d’ARN de plantes endémiques de Nouvelle-Calédonie sur lesquelles nos équipes travaillaient déjà, précisent-ils. Ainsi, nous avons pu obtenir des séquences utiles pour nos travaux, mais également fondamentales à ces travaux globaux notamment d’un point de vue évolutif ». Selon ces experts, l’ancêtre commun des plantes à fleurs de la planète serait endémique à la Nouvelle-Calédonie, et la connaissance de son génome fondamentale pour de nombreuses recherches à travers le globe.

La participation des chercheurs locaux à la rédaction de cet article « s’est en particulier inscrite dans le cadre des travaux de thèse de Matthieu Villegente – immédiatement recruté à la DAVAR en fin de thèse – et d’Adrien Wulff, actuellement en reconversion thématique en Espagne », note Valérie Burtet, maître de conférences en biochimie et en biologie moléculaire à l’UNC. Du point de vue de ces scientifiques, les espèces néo-calédoniennes, notamment en raison de leur fort taux d’endémisme qui avoisine les 75%, nécessitent des études complexes et rigoureuses, à l’instar de celle publiée dans la revue « Nature » comme dans de nombreuses autres réalisées par des équipes locales et/ou internationales, « et donc des moyens dédiés, dans une perspective de conservation de notre patrimoine naturel exceptionnel ». Par ailleurs, ces espèces restent souvent peu ou mal connues or leur protection passe précisément selon les chercheurs toujours, par « une amélioration de la connaissance de cette biodiversité par le grand public ». Dans cette perspective l’un d’entre eux, Gildas Gâteblé a développé un système de cartes ludiques à destination des plus jeunes (voir l’exemple des cartes d’Amborella trichopoda, du Pittosporum de l’îlot Leprédour ou encore du Gaïac).

cartes d’Amborella trichopoda

D’un point de vue scientifique, les résultats principaux du projet 1 KP, publiés en ligne ce 24 octobre dans la revue « Nature », révèlent les moments clés de l’évolution des végétaux, comme par exemple les duplications de génomes entiers, les origines, expansions et contractions de familles de gènes, ayant permis l’évolution des algues vertes, des mousses, des fougères, des conifères, des plantes à fleurs et des autres lignées de plantes vertes de la planète. Pour cela, il était indispensable de pouvoir disposer de données massives sur les génomes de ces diverses plantes, qui résultent d’études et d’analyses souvent complexes et onéreuses. Ainsi, des fonds dédiés ont été levés il y a une dizaine d’années par le professeur Gane Ka-Shu Wong, l’un des investigateurs principaux et professeur à l’Université d’Alberta, en organisant une collecte de fonds publics et privés – à travers la Fondation de la famille Somekh, le gouvernement d’Alberta et un engagement de la part de la compagnie de séquençage BGI à Shenzhen en Chine. Une fois les fonds collectés et le projet opérationnel, d’autres ressources financières sont venues soutenir ce projet 1 KP, tels que le projet iPlant – désormais CyVerse -, financé notamment par la « US National Science Foundation ».

L’ampleur du projet et en particulier la quantité de données générées et analysées ont par ailleurs demandé le développement de nouveaux outils bio-informatiques pour l’assemblage des séquences et les analyses phylogénétiques.
Cette étude a rassemblé de nombreuses communautés scientifiques du monde entier pour réunir et analyser les séquences de lignées de plantes d’habitats divers, tant aquatiques que terrestres. Ainsi, plus d’une centaine de spécialistes de la taxonomie, appartenant à des organismes différents, parmi lesquels : la Central Collection of Algal Cultures, le Royal Botanic Gardens de Kew en Angleterre, le Royal Botanic Garden d’Edinburgh, l’Atlanta Botanical Garden, le New York Botanical Garden, le Fairylake Botanical Garden de Shenzhen, le Florida Museum of Natural History, Duke University, University of British Columbia Botanical Garden, l’Université d’Atlanta mais aussi, l’Université de la Nouvelle-Calédonie et l’Institut Agronomique Néo-Calédonien, ont contribué à fournir de précieux échantillons provenant à la fois de collections vivantes, et récoltés sur le terrain.
Ce travail de séquençage et d’analyse de génomes de plantes très diverses permet à la communauté scientifique impliquée de mieux reconstruire le contenu des gènes des plantes qui sont les ancêtres des plantes cultivées ou des plantes modèles, et donc d’avoir une vue d’ensemble plus complète des gènes et duplications de génomes qui permettent des innovations en terme d’évolution.
Cela permet notamment de mieux comprendre quand et comment les plantes ont développé leur capacité à pousser en hauteur, à faire des fleurs, des fruits et des graines, et donc de définir un cadre général pour une meilleure compréhension de la diversité des plantes de la planète.