ACCUEIL | FLUX RSS
Mardi 20 Août 2019

SCIENCE - Publié le 26/03/2019 à 18:51


Les graines héritent des souvenirs de leur mère


Graine d’Arabidopsis thaliana en début de germination. (© UNIGE / Sylvain Loubéry)

Des chercheurs de l'UNIGE démontrent que le contrôle maternel et environnemental de la dormance des graines s'effectue via des mécanismes épigénétiques inédits

Les graines restent dans un état de dormance - un blocage temporaire de leur croissance - tant que les conditions environnementales ne sont pas idéales pour germer. La profondeur de ce sommeil, qui est influencée par différents facteurs, est héritée de leur mère, comme l'avaient montré des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE). Ils révèlent aujourd'hui dans la revue eLife comment cette empreinte maternelle est transmise grâce à de petits fragments d'ARN dits 'interférents', qui inactivent certains gènes. Les biologistes dévoilent également qu'un mécanisme similaire permet de transmettre une autre empreinte, celle des températures présentes au cours du développement de la graine. Plus cette température était basse, plus le niveau de dormance de la graine sera élevé. Ce mécanisme permet à la graine d'optimiser le moment de sa germination. L'information est ensuite effacée dans l'embryon germé, pour que la génération suivante puisse stocker de nouvelles données sur son environnement.

La dormance est mise en œuvre pendant le développement des graines dans la plante mère. Cette propriété permet aux graines de germer pendant la bonne saison, d'éviter que tous les rejetons d'une plante se développent au même endroit et entrent en compétition pour des ressources limitées, et favorise la dispersion des plantes. Les graines perdent également leur dormance à des échéances variables. «Des sous-espèces d'une même plante peuvent avoir différents niveaux de dormance selon les latitudes sous lesquelles elles sont produites, et nous voulions comprendre pourquoi», explique Luis Lopez-Molina, professeur au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE.

Le gène paternel est réduit au silence

Comme tous les organismes ayant une reproduction sexuée, la graine reçoit deux versions de chaque gène, un allèle maternel et un allèle paternel, qui peuvent avoir des niveaux d'expressions différents. Les biologistes de l'UNIGE avaient montré en 2016 que les niveaux de dormance d'Arabidopsis thaliana (l'Arabette des Dames), un organisme-modèle utilisé en laboratoire, sont hérités de la mère. En effet, chez la graine, le niveau d'expression d'un gène régulateur de dormance appelé allantoinase (ALN) est le même que celui de l'allèle maternel. Ceci implique que c'est l'allèle maternel d'ALN qui est principalement exprimé, au détriment de l'allèle paternel.

Dans l'étude actuelle, les chercheurs montrent que cette empreinte maternelle est transmise par un mécanisme épigénétique, qui influence l'expression de certains gènes sans en modifier la séquence. L'allèle paternel d'ALN est 'réduit au silence' par des modifications biochimiques appelées méthylations, qui sont effectuées dans la région promotrice du gène afin de l'inactiver.

«Ces méthylations sont elles-mêmes le résultat d'un processus dans lequel sont impliqués différents complexes d'enzymes et de facteurs, ainsi que de petits fragments d'ARN dits 'interférents'. Il s'agit d'un exemple inédit d'empreinte génomique, car elle se fait en l'absence de l'enzyme habituellement responsable de la méthylation», détaille Mayumi Iwasaki, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l'article.

L'empreinte du froid passé empêche l'éveil de la graine

Les conditions environnementales présentes pendant la formation de la graine laissent aussi leur empreinte, car son niveau de dormance augmente avec une baisse des températures. «Nous avons découvert que, dans ce cas, les deux allèles du gène ALN sont fortement réprimés dans la graine. Ceci est dû à un mécanisme épigénétique semblable, mais dont les acteurs ne sont pas tous identiques à ceux qui opèrent pour réduire l'allèle paternel au silence», expose Luis Lopez-Molina.

Cette empreinte du froid permet à la graine de conserver des informations sur les températures passées pour les inclure dans le choix du moment optimal de germination. Après la germination, le gène ALN est à nouveau réactivé dans l'embryon. La mémoire du froid sera ainsi effacée, ce qui permet de remettre les compteurs à zéro pour la génération suivante.

«Etudier comment les facteurs maternels et environnementaux provoquent l'éveil des graines dormantes est d'une importance cruciale pour l'agriculture, notamment pour prévenir une germination précoce dans un environnement soumis aux changements climatiques», conclut Mayumi Iwasaki. L'enjeu au niveau écologique est, lui aussi, majeur, car l'augmentation des températures pourrait diminuer la dormance de la banque de semences et modifier ainsi la répartition des espèces végétales sous une latitude donnée. Ceci entraînerait de multiples conséquences, directe et indirectes, pour les espèces animales et végétales indigènes.

Université de Genève

Soyez le premier à commenter cet article!

Laisser un commentaire

  • Maximum 250 caractères


L'homme de Neandertal avait développé l'oreille du surfeur pour pêcher
Le squelette d'une mérovingienne mis au jour à Cahors
Kenya: sur les traces de Simbakubwa, dans le capharnaüm du musée de Nairobi
Nouvelle-Zélande : découverte des restes d'Hercule, un perroquet géant
Des chercheurs percent le secret des requins fluorescents
L'Égypte présente un sarcophage de Toutânkhamon en restauration
Égypte: ouverture au public de deux nouvelles pyramides
Le plus vieil Homo sapiens non africain a été retrouvé
Envie de musarder utile cet été ? Faites des sciences participatives
Une tête de Toutankhamon vendue à Londres malgré la colère de l'Égypte
 Publicité 
 LES PLUS RÉCENTS 
Découverte d'une deuxième planète autour de l'étoile Beta Pictoris
Le short biomécanique, un grand pas vers le sprint du futur
42, une école française d'informatique qui bouscule les codes
Climat: les canicules seront plus longues, prévient une étude
Réunion de l’ONU sur le climat au Brésil en pleine polémique sur l’Amazonie
 LES PLUS LUS 
Planète: la seule issue se trouve sous terre, selon certains experts
Une nouvelle espèce humaine découverte aux Philippines
Google ouvre son premier laboratoire d'intelligence artificielle en Afrique
Comment nettoyer l'espace des vieux satellites et débris spatiaux
A Cuba, les abeilles butinent heureuses et leur miel ravit l'Europe
La Lune dans cinq ans ? La NASA entretient le mystère
Les rideaux d'hôpitaux sont des nids à bactéries
L'activité physique pourrait aider à guérir d'une lésion de la moelle épinière
Un régime riche en viande accroît le risque de mortalité
Infarctus ne rime pas nécessairement avec arrêt maladie prolongé
 Publicité 
 En image 
 Publicité 
2011-2019 © Aux Frontières de la Science. Crédits photos: istockphoto. Page générée en 0.056 secondes. Blog d'actualités scientifiques réalisé par des passionnés.