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Petunia et arabette : une divergence dans la mutation

Publication du RDP
Publié le : 22 août 2017
Petunia-mutant.jpg Pétunia mutante. Photos M. Vandenbussche

Sur Terre, les plantes à fleurs constituent le plus vaste groupe d’organismes vivants d’origine végétale. Au sein de ces centaines de milliers d’espèces, la majorité présente une fleur avec une structure très conservée constituée de quatre verticilles, des cercles concentriques qui portent les organes floraux appelés, de l’extérieur vers l’intérieur, les sépales, les pétales, les étamines et les carpelles.

Apparu voici 25 ans, le modèle ABC est un modèle génétique basé sur l’étude de mutants homéotiques qui décrit la façon dont l’identité des organes floraux est déterminée par l’action combinée de trois classes de gènes. Ce modèle est devenu extrêmement populaire et est enseigné dans les lycées et universités du monde entier. Bien qu’une partie soit basée sur des observations effectuées chez une seule espèce de rosides, Arabidopsis thaliana ou Arabette des dames, ce modèle est considéré comme valable pour toutes les plantes à fleurs. Des analyses comparatives ont montré que les fonctions B et C sont très conservées entre les différentes espèces. Toutefois, la manière dont la fonction A est déterminée dans les espèces autres qu’Arabidopsis demeure un mystère.

A gauche: Une fleur de Pétunia normale : Les sépales (les petites feuilles vertes autour de la base des pétales rouges) sont bien visibles. A droite : Une fleur de Pétunia mutante : Les sépales ne semblent plus être présents à cause de le leur transformation en pétales.

L’équipe "Evolution et Développement de la fleur", du RDP utilise le Pétunia, un astéride, comme modèle génétique pour mieux comprendre la base moléculaire de la mise en place de l'identité des organes floraux. Les astérides et les rosides constituent deux groupes majeurs de plantes à fleurs dont la séparation s’est produite il y a une centaine de millions d’années. Comparer la fonction des gènes impliqués dans le développement floral entre ces deux espèces permet donc de mieux comprendre l’évolution de la fonction des gènes liés à l’origine de la fleur.

Dans la publication "Divergence of the floral A-function between an Asterid and a Rosid Specie"s parue dans The Plant Cell, les chercheurs ont étudié les gènes qui sont nécessaires pour que les gènes responsables de l’identité de chaque organe soient activés selon les bons patrons. Cette stricte régulation est indispensable pour éviter qu’un type d’organe ne se transforme en un autre type.

En utilisant des mutations naturelles (induites par des transposons présents chez le Pétunia, des courtes séquences d’ADN mobiles), les chercheurs ont pu identifier ces gènes et étudier leur rôle, notamment en obtenant des mutants floraux qui montrent des conversions homéotiques de sépales changés en pétales, étamines ou carpelles, selon le contexte génétique. Ces résultats sont incompatibles avec le modèle ABC et vont à l’encontre de l’hypothèse communément admise que les gènes impliqués sont ubiquitaires et qu’ils agissent de la même façon chez toutes les espèces. Par exemple, les chercheurs ont trouvé que le gène qui évite que les sépales ne se transforment en pétales chez le Pétunia correspond à un gène qui contrôle le moment de la floraison chez l’Arabette. En conclusion, malgré l’observation selon laquelle les fleurs de l’Arabette et le Pétunia ont une organisation très similaire, une partie des gènes qui contrôlent le développement floral est très différente.

Références : Patrice Morel, Klaas Heijmans, Frederique Rozier, Jan Zethof, Sophy Chamot, Suzanne Rodrigues Bento, Aurelie Vialette-Guiraud, Pierre Chambrier, Trehin Christophe, Michiel Vandenbussche, "Divergence of the floral A-function between an Asterid and a Rosid Specie" - The Plant Cell doi.org/10.1105/tpc.17.00098




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