#QuizAmeliorationDesPlantes
N°62
AutoIncompatibilité (AI)
Réponse :
Bravo la majorité a vu juste, on estime à environ 40% des espèces de plantes à fleurs qui possèdent un système d'AutoIncompatibilité (nommée AI par la suite)
C'est effectivement plus de 100 familles botaniques qui sont concernées avec des espèces cultivées telles que les choux, les pommes de terre, le tournesol, le café etc...
Pour comprendre ce qui est en jeu avec l'AI, il faut être au clair sur les mécanismes de fécondation chez les plantes à fleur.
La plupart des fleurs sont hermaphrodites et voici un schéma théorique d'une fleur avec les organes reproducteurs mâles que sont les étamines , elles portent les grains de pollen et l'organe reproducteur femelle : le pistil
La fécondation se déroule suite au dépôt de grains de pollen sur le pistil
Une courte vidéo ici pour être a jour
L'AI est donc un mécanisme qui empêche l'autofécondationet favorise ainsi la fécondation entre gamètes issus d'individus génétiquement différents
Il existe une définition large de l'AI qui comporte :
- des mécanismes d'altération de la morphologie florale (hétérostylie)
- des mécanismes génétiques de contrôle de la fécondation sans altération de la morphologie florale
Je ne parlerai ici uniquement de l'AI sans altération de la morphologie florale
L'AI permet donc d'empêcher l'autofécondation et est basée sur la reconnaissance et la discrimination entre le pollen de la même plante (ou d'une plante génétiquement proche) et le pollen d'une autre plante
L'AI est contrôlée dans l'immense majorité des cas par un seul gène (appelé S pour SelfIncompatibility) et qui possède un très grand nombre d'allèles (versions). Chez le chou par exemple on dénombre +100 allèles du gène S noté S1, S2, S3 etc ....
Le gene S code à la fois pour les acteurs mâles et femelles de l'AI. Ces acteurs interagissant lors de la fécondation pour déterminer le devenir du grain de pollen.
On peut distinguer 2 types d'AI basé sur le moment ou les acteurs discriminent les grains de pollen
1- l'AI sporophytique
2- l'AI gametophytique
Si sporophyte et gametophyte sont des concepts osbcurs
C'est par ici pour un rappel/complément
1- l'AI sporophytique
Le devenir du grain de pollen est dans ce cas déterminé par le génotype du parent. En effet lors de la formation du grain de pollen, la couche externe de l'enveloppe du grain de pollen est déposée par un tissu de l'anthère appelé le tapis (en rouge)
on peut considérer cette enveloppe déposé par le tissu de l'anthère comme une "étiquette"
C'est donc l'enveloppe externe du grain de pollen qui va déterminer les interactions avec le pistil.
Prenons l'exemple de pollen d'une plante dont le génotype est S1S2 pour le gène S.
Il suffit d'une version du gène S en commun entre le parent du pollen et le pistil pour que le pollen soit rejeté (en général sa germination est bloquée)
Tout pollen comportant sur son enveloppe externe les "étiquettes" issues des S1 ou S2 sera reconnu par un pistil qui comporte S1 ou S2 (je passe sur les mécanismes moléculaires liés aux interactions/reconnaissances)
En revanche, un pollen comportant sur son enveloppe externe les "étiquettes" issus des S1 et S2 par exemple ne sera pas reconnu par un pistil qui comporte S3 et S4
2- l'AI gametophytique
Le devenir du grain de pollen est dans ce cas déterminé par son propre génotype.
Prenons l'exemple de pollen de la même plante que précédemment dont le génotype est S1S2 pour le gène S. Les grains de pollen auront alors pour génotype S1 ou S2
Si vous ne comprenez pas pourquoi on a divisé par 2 la quantité d'ADN , je l'avais expliqué ici
Le pollen avec le génotype S1 sera alors rejeté par le pistil S1S3 alors que le pollen avec le génotype S2 poursuivra sa germination jusqu'a la fécondation.
2 parents ne comportant donc aucun allèle S en commun seront totalement compatibles !
Comme précédemment je passe sur les mécanismes moléculaires liés aux interactions/reconnaissances ... retenez que chaque espèce ou groupe d'espèces possèdent leurs propres gènes S et que les mécanismes d'interactions/reconnaissances ne sont pas forcément conservés entre groupes.
Chose interessante lorsqu'on regarde l'AI d'un point de vue évolutionniste, il semble que le système ancestral de reproduction comporte un système d'AI mais lors de la diversification des angiospermes, la perte de cette AI n'est pas rare alors que le "gain" est extremement rare.
La perte d'AI semble irréversible et est accompagnée/provoquée (?) de/par la perte des variations des allèles des genes S et l'accumulation de mutation aboutissant a la perte de fonction.
Cette perte de l'AI aboutit ainsi a une augmentation de la part des autofécondations et la diminution de la diversité génétique au sein des populations autocompatibles,
des hypothèses avancent que ce mécanisme peut être une des explications de l'augmentation du taux d'extinction certaines familles à l'échelle de l'évolution.
Et les espèces cultivées alors ?
Une fécondation efficace est primordiale dans un grand nombre d'espèces cultivées ("en gros" toutes les plantes cultivées pour leurs fruits et leurs graines)
Les systèmes d'AI préviennent les autofécondations et impliquent donc de cultiver des parents "donneurs" de pollen et de disposer de pollinisateurs efficaces pour favoriser les fécondations croisées (même si ce point n'est pas spécifique aux AI).
C'est pour cela par exemple que dans certains vergers (pomme, poire, cerise, prune) il existe des combinaisons de variétés compatibles (ou semi compatibles pour l'AI gametophytique) et une bonne gestion des pollinisateurs y est primordiale.
D'un point de vue création variétale, la recherche et l'identification de génotypes compatibles est important. De nombreuses variétés sur les marché sont issues de mutations spontanées ou induites dans les genes S.
Les méthodes pour parvenir à obtenir des alleles compatibles sont diverses et variées: mutagenèse par irradiation de pollen et/ou de pistils, stress thermiques, culture in vitro, traitement avec des agents chimiques etc
n exemple connu est le programme d'irradiation chez le cerisier au John Innes Center en Angleterre (Norwich) dans les années 40 afin d'obtenir une variété Napoléon autocompatible, les variétés comme Stella, Lapins, Newstar et Sweetheart ont ainsi été obtenues.
Les allèles ainsi générés ont été caracterisés et ils présentent tous des mutations perte de fonction dans le gène SFB (gène S)
Je ne vais pas énumérer toutes les variétés compatibles obtenues ainsi chez l'abricotier, le pommier, le navet etc ... il est maintenant clair que la meilleure compréhension de ces mécanismes participe à élargir la liste des cibles potentielles pour provoquer de la variation.
Je pourrai également parler de l'utilisation de l'AI pour la production d'hybrides ou encore de l'incompatibilité unilatérale interspécifique (peut être des futurs quiz ?)
Merci de m'avoir lu
Fin du fil
Sources
doi.org/10.3389/fpls.2…
Images
adaptée de
commons.wikimedia.org/wiki/File:Auto…
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