Des équipes de recherche internationales décodent le pangénome et l'origine de l'avoine

Des équipes de recherche internationales décodent le pangénome et l'origine de l'avoine

Institut Leibniz de Génétique Végétale et de Recherche sur les Plantes Cultivées (IPK)*

Gatersleben, 29 octobre 2025 – L'avoine est considérée comme particulièrement saine. Elle est riche en fibres, réduit le taux de cholestérol et ne contient pas de gluten. Cependant, la composition génétique de l'avoine était jusqu'à présent difficile à comprendre, principalement en raison de sa taille et de sa complexité particulières. Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Institut Leibniz IPK a réussi à créer un pangénome de l'avoine et a également étudié quand et où les gènes sont actifs dans différentes parties de la plante. Dans une autre étude, une autre équipe de chercheurs a étudié l'origine de l'avoine. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans les revues Nature et Nature Communications.

Le pangénome est essentiel à notre compréhension des plantes cultivées telles que l'avoine, car il cartographie toute leur diversité génétique. Il englobe non seulement les gènes présents dans toutes les plantes, mais aussi ceux qui ne sont présents que dans certaines espèces, servant ainsi de carte. Le pantranscriptome, quant à lui, montre quels gènes sont actifs dans différents tissus, tels que les feuilles, les racines et les graines, et à différents stades de développement. Il sert d'atlas de l'expression génétique. Cependant, il est difficile de comprendre comment les différences génétiques influencent les caractéristiques individuelles des plantes, en particulier dans le cas de l'avoine. Le génome de l'avoine est très complexe, car l'avoine est une plante hexaploïde possédant six jeux de chromosomes provenant de trois ancêtres différents.

Dans le cadre de leur travail sur le pangénome, l'équipe a séquencé et analysé les génomes de 33 lignées d'avoine, comprenant des variétés cultivées et leurs parents sauvages. Pour créer le pantranscriptome, ils ont examiné les profils d'expression génétique dans six tissus et stades de développement de 23 de ces lignées d'avoine. Des technologies de séquençage de pointe ont été utilisées à cette fin. L'objectif était d'identifier d'éventuelles variations structurelles. Celles-ci peuvent impliquer des changements dans l'agencement des chromosomes, tels que des inversions (c'est-à-dire des sections qui ont été pivotées) ou des translocations (c'est-à-dire des sections qui ont été déplacées vers un autre emplacement).

« Grâce à notre pangénome, nous démontrons l'étendue réelle de la diversité génétique de l'avoine. Cela nous aide à mieux comprendre quels gènes sont importants pour le rendement, l'adaptation et la santé », explique le Dr Raz Avni, premier auteur de l'étude. L'équipe de recherche a également découvert des détails surprenants au cours de ses travaux. « Par exemple, nous avons constaté que de nombreux gènes avaient été perdus dans l'un des trois sous-génomes. Cependant, la plante reste productive car d'autres copies de gènes semblent prendre le relais des tâches correspondantes. »

« Le décodage du pangénome de l'avoine montre comment la génomique moderne peut faire progresser la recherche fondamentale et avoir un impact direct sur la santé, l'agriculture et l'amélioration des plantes », explique le Dr Martin Mascher, responsable du groupe de recherche « Génomique de la Domestication » à l'IPK. Il donne immédiatement un exemple. « Nous avons également découvert que la variation structurelle du génome affecte les gènes responsables du contrôle de la période de floraison », explique le Dr Mascher, qui est également coordinateur du consortium international PanOat.

Dans une autre étude, une équipe de recherche internationale dirigée par Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) et impliquant l'IPK a étudié la structure génétique de l'avoine sauvage et cultivée, en se concentrant particulièrement sur les espèces hexaploïdes d'Avena. Il existe environ 30 espèces d'Avena (diploïdes, tétraploïdes et hexaploïdes) dans le monde. Les chercheurs ont analysé environ 9.000 accessions. Leur objectif était d'identifier les structures de population et les régions du génome associées à l'adaptation locale. Pour leur étude, l'équipe a utilisé le génotypage par séquençage. Cette méthode permet de caractériser de manière exhaustive la variation génétique de milliers d'échantillons.

« Notre étude a montré que l'espèce d'avoine sauvage Avena sterilis ne compte pas une, mais quatre populations génétiques différentes, dont certaines sont liées à des régions spécifiques de la Méditerranée et du Moyen-Orient », explique le Dr Raz Avni, l'un des auteurs de l'étude. « Nous avons également pu distinguer clairement une population indépendante de l'espèce d'avoine cultivée Avena byzantina, ainsi que diverses populations au sein de l'espèce très répandue Avena sativa. Cela confirme les indications antérieures selon lesquelles ces deux types d'avoine cultivée sont génétiquement très différents », explique le Dr Martin Mascher, présentant une autre conclusion de l'étude, publiée aujourd'hui dans la revue Nature Communications.

Il est particulièrement intéressant de noter que certaines régions du génome de l'avoine associées à l'adaptation à l'environnement présentent des réarrangements structurels. Dans ces cas, certaines sections du chromosome sont soit inversées (inversion), soit déplacées vers un autre emplacement (translocation). « Cela suggère que différentes structures chromosomiques ont pu jouer un rôle important dans l'émergence de diverses lignées d'avoine, leur domestication et la formation de "barrières reproductives", obstacles qui entravent l'échange génétique entre les populations », explique le scientifique de l'IPK.

Publications originales :

Avni et al. (2025) : A pangenome and pantranscriptome of hexaploid oat. Nature. DOI : 10.1038/s41586-025-09676-7

Bekele et al. (2025) : Global genomic population structure of wild and cultivated oat reveals signatures of chromosome rearrangements. Nature Communications. DOI : 10.1038/s41467-025-57895-3

Informations sur le projet :

https://graingenes.org/GG3/PanOat

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* Source : 2025_PM_10_Hafer_engl._final.pdf