OGM naturels : comment les plantes et les animaux « volent » les gènes d'autres espèces pour accélérer l'évolution

OGM naturels : comment les plantes et les animaux « volent » les gènes d'autres espèces pour accélérer l'évolution

Luke Dunning*

(Source)

Le biologiste Gregor Mendel était loin de se douter que ses expériences avec des pois dans un jardin de monastère à Brno, en République tchèque, jetteraient les bases de notre compréhension de la génétique et de l'hérédité modernes. Ses travaux du XIXe siècle ont permis aux scientifiques d'établir que les parents transmettent leur information génétique à leur progéniture, qui la transmet à son tour à la leur.

En effet, cette prémisse constitue la base d'une grande partie de notre compréhension de l'évolution. Mais nous savons désormais que ce processus n'est pas sacro-saint et que certaines de nos cultures les plus répandues pourraient truquer le système en complétant leur information génétique par des secrets génétiques volés. Notre nouvelle étude, publiée dans New Phytologist, montre que cela se produit effectivement chez les graminées.

Les graminées ne sont toutefois pas les seules délinquantes. Les bactéries sont les grands criminels en la matière. Elles sont capables d'absorber librement des informations génétiques provenant de leur environnement. Ce processus est appelé transfert latéral ou horizontal de gènes, et on pense qu'il joue un rôle important dans la diffusion de caractéristiques telles que la résistance aux antibiotiques.

Bien que les scientifiques aient d'abord pensé que ce processus était limité aux bactéries, il a depuis été documenté dans un large éventail d'animaux et de plantes. Parmi les exemples, citons les pucerons qui peuvent synthétiser un pigment fongique rouge pour éviter la prédation, les champignons qui ont partagé les instructions génétiques pour assembler des composés psychoactifs et les aleurodes qui ont retourné les défenses de leurs plantes hôtes contre elles.

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Un mystérieux transfert de gènes

Les graminées constituent le groupe de plantes le plus important sur le plan écologique et économique. Les prairies couvrent entre 20 et 40 % des terres émergées de la planète et plusieurs des cultures mondiales les plus répandues sont des graminées, notamment le riz, le maïs, le blé et la canne à sucre. Notre nouvelle étude est la première à montrer que le transfert latéral de gènes est très répandu dans cet important groupe de plantes, et qu'il se produit aussi bien chez les espèces sauvages que cultivées.

Notre découverte repose sur un travail de détective génétique, qui nous a permis de retracer l'origine de chaque gène dans les génomes de 17 espèces de graminées du monde entier. Comme prévu, une majorité écrasante de gènes avaient la même histoire évolutive que celle de l'espèce dans laquelle ils se trouvaient, ce qui indique qu'ils ont été transmis de génération en génération, des parents à la descendance. Cependant, nous avons trouvé plus d'une centaine d'exemples où l'histoire évolutive de l'espèce et des gènes ne racontait pas la même histoire.

Les résultats ont montré que ces gènes avaient eu une vie antérieure dans une autre espèce de graminée lointainement apparentée avant d'avoir été transférés dans le génome du receveur.

Nous savons que les frontières entre les espèces sont poreuses dans la nature et que des hybrides peuvent se produire à la suite de la reproduction entre des organismes étroitement apparentés. L'hybridation et le transfert latéral de gènes ont finalement des effets similaires, générant de nouvelles combinaisons de gènes qui peuvent être avantageuses ou non.

Cependant, le transfert latéral de gènes n'est pas un processus de reproduction et peut donc potentiellement relier des branches plus éloignées de l'arbre de la vie, facilitant le déplacement du matériel génétique sur des distances évolutives beaucoup plus grandes. Les gènes transférés entre les espèces de graminées ont des fonctions liées à la production d'énergie, à la tolérance au stress et à la résistance aux maladies, ce qui leur confère potentiellement un avantage évolutif en leur permettant de devenir plus grandes, plus hautes et plus fortes.

De l'ADN étranger a été détecté dans le génome de 13 des 17 graminées échantillonnées, y compris des cultures telles que le maïs, le millet et le blé. La question à un million de dollars est la suivante : comment ces gènes se déplacent-ils entre les espèces ? En vérité, nous ne le savons pas et nous ne le saurons peut-être jamais avec certitude, car il existe plusieurs mécanismes potentiels et plusieurs d'entre eux peuvent être impliqués.

Luke Dunning enquêtant sur l'herbe au Sri Lanka. Photo de l'auteur

Après tout, l'évolution étudie des événements qui se sont produits il y a des milliers, voire des millions d'années. Mais on constate une augmentation statistique significative du nombre de gènes transférés présents aujourd'hui chez les espèces de graminées dotées de rhizomes – des racines modifiées qui permettent aux plantes de se propager de manière asexuée (un processus dans lequel une partie d'une plante peut être utilisée pour générer une nouvelle plante). Le transfert d'ADN dans le rhizome pourrait être facilité par un contact direct entre les espèces sous terre, possible par la fusion des racines. Il est intéressant de noter que les scientifiques ont récemment observé le déplacement d'ADN entre des plants de tabac qui ont été greffés ensemble, ce qui renforce cette hypothèse.

Tout ADN étranger transféré dans le rhizome serait ensuite répliqué dans toutes les cellules du clone fils issu de ce tissu lors de la reproduction asexuée de la plante. Cet ADN étranger se retrouverait ensuite dans la lignée germinale (cellules qui transmettent leur matériel génétique à la descendance) et dans les générations futures lorsque le clone fils fleurit et produit des graines.

Débat sur les OGM

Les résultats de cette étude montrent que les graminées ont recours au génie génétique. La question de savoir s'il s'agit d'une munition pour le lobby pro- ou anti-OGM dépend de vos idées préconçues sur ce débat.

On pourrait dire que si les graminées font déjà cela naturellement, alors pourquoi ne le ferions-nous pas ? À l'inverse, cette recherche montre que les gènes peuvent circuler librement entre les espèces de graminées, quel que soit leur degré de parenté. Par conséquent, tout gène inséré dans une culture de graminées modifiées peut éventuellement s'échapper dans des espèces sauvages, générant ce qu'on appelle des super mauvaises herbes.

En fin de compte, si nous parvenons à déterminer comment le transfert latéral de gènes s'opère chez les graminées, cela pourrait nous permettre de maîtriser le processus afin de modifier naturellement les cultures et de les rendre plus résistantes aux effets du changement climatique.

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* Chargé de recherche indépendant du Natural Environment Research Council, Université de Sheffield. M. Luke Dunning reçoit des fonds du Natural Environment Research Council.

Partenaires : l'Université de Sheffield apporte des fonds en tant que membre fondateur de The Conversation UK.

Source : Natural GM: how plants and animals steal genes from other species to accelerate evolution (theconversation.com)