Un milliard d’années d’évolution végétale révélées par le séquençage de milles génomes

Science

Par Felix Gouty le

Des centaines de chercheurs sont parvenus à quantifier et à observer l’évolution des plantes. Pour cela, ils ont séquencé et comparé plus de milles génomes d’autant d’espèces différentes.

Cette nouvelle publication dans la prestigieuse revue scientifique Nature constitue l’aboutissement d’un travail pharaonique pour des centaines de généticiens, biologistes et botanistes à travers le monde. Dans le cadre de l’Initiative « One Thousand Plant Transcriptomes » (1KP), des équipes canadiennes, américaines et britanniques ont séquencé et transcrit (d’où le terme « transcriptome ») plus de 1100 génomes correspondant à autant d’espèces de plantes différentes, vivantes et éteintes. Leur objectif était non seulement de voir les variations génétiques de chaque espèce, mais aussi, et surtout, de les comparer afin de comprendre plus finement leur évolution remontant jusqu’à leur plus ancien ancêtre commun connu, apparu il y a plus d’un milliard d’années. « Afin de lier ce que nous savons de la génétique et de l’évolution génomique à une plus grande compréhension du rôle des gènes chez les plantes à fleurs, les mousses et autres algues, s’explique dans un communiqué le professeur en biologie végétale de l’université de Georgie, aux États-Unis, James Leebens-Mack, l’un des auteurs principaux de cette étude, nous avions besoin de générer une masse de nouvelles données reflétant davantage la diversité génétique parmi la lignée verte » (désignant l’ensemble des plantes et algues produisant de la chlorophylle).

Pour compiler toutes ses données et pratiquer les comparaisons nécessaires, des chercheurs du 1KP ont dû créer des algorithmes inédits pouvant inclure les centaines de génomes entièrement séquencés. Grâce à eux, ils ont eu la possibilité d’observer le nombre de duplications de certains gènes ancestraux chez des espèces actuelles – témoignant de leur étroite parenté avec des espèces pré-existantes mais aussi des innovations génétiques apparues a posteriori – et de créations de nouvelles familles de gènes – indiquant des moments de divergence plus forte au fil du temps et donc, d’une évolution majeure. Ainsi, les biologistes ont été capables de quantifier, mais, mieux encore, d’observer l’évolution génétique de ces plantes, étape par étape, d’espèce en espèce. Mike Barker, l’un des membres du 1KP et maître de conférences en écologie et biologie évolutive à l’université d’Arizona, remarque : « notre plus grande surprise a été de constater l’absence presque totale de telles duplications chez les algues », attestant de changements très rares en plusieurs centaines de millions d’années. « A l’inverse, continue-t-il, nous avons trouvé qu’en moyenne les plantes à fleurs sont passées par quatre phases de duplications génétiques au cours de leur évolution depuis l’apparition des premières plantes à graines il y a 300 millions d’années ». Par ailleurs, ces données inédites ont même permis de confirmer ce qui constituait jusque là qu’une hypothèse : les mousses, les plantes dites hépatiques et les anthocérotes forment bien un seul et même groupe. Nul doute que toutes ces données permettront aux recherches futures de mieux comprendre l’évolution des organismes vivants et la place réelle qu’elle donne aux modifications génétiques.