Thread by @DurocYann

Réponse Quiz Amélioration des plantes #6
Resynthèse d’espèces ??

La question était : D’après vous est on capable de "re-créer" des espèces existantes à partir de leurs parents ancestraux ?

Bravo, la majorité a répondu correctement mais c'est bcp moins trivial qu'il n'y

https://twitter.com/DurocYann/status/1218194015541133317

paraît alors on s'accroche ... c'est bien velu mais on va utiliser des chaussettes pour comprendre tout ça …. oui oui
Warning : les concepts sont ici simplifiés pour la compréhension de chacun et il va sans dire que comme d’habitude … c’est plus complexe qu’il n’y parait !

Tout d'abord pour comprendre au mieux cette "resynthese d'espece", il faut revenir sur cet exemple : le triticale

C’est un hybride blé x seigle qui a été obtenu pour la premiere fois en 1876 par Wilson qui observe une stérilité des la première génération ce qui bien entendu

était un obstacle a son utilisation agronomique (on cherche a produire du grain, résultat de la fécondation des gamètes, stérilité = pas de gamètes = pas de grains). Il est important ici de comprendre les causes de cette stérilité … liée la grande majorité du temps chez les

hybrides a une défaut de formation des gamètes ! Pour rappel, les gamètes sont les cellules reproductrices qui sont produites par une division cellulaire spécifique : la méiose. Sans rentrer dans les détails, on va se focaliser sur ce qui nous importe dans notre cas.

Une des fonctions de la méiose est de réduire la ploïdie (pas de panique on va y aller doucement). En effet pour tous les organismes qui obtiennent une descendance par reproduction sexuée, la formation des gamètes est une étape qui divise par 2 le stock de chromosome … stock qui

va être reconstitué lors de la fécondation ! Prenons un exemple qui tout le monde va comprendre : chez l’homme nous possédons 23 paires de chromosomes (46 au total) : 23 chromosomes venant d’un gamète du père et 23 chromosomes venant d’un gamète de la mère.

Un des processus essentiel de la méiose c’est de séparer de façon équitable ce stock chromosomique, pour ce faire les chromosomes se « reconnaissent » aboutissant à la formation de paires. Ces paires sont alors séparées de façon équitable pour assurer la bonne réduction

de la ploïdie. Pour essayer de prendre une image, imaginons vous avez 5 paires de chaussettes de couleurs différentes et vous devez les séparer de façon a avoir 2 tas ou chaque couleur est représentée, le meilleur moyen de le faire est de reconstituer les 5 paires pour

ensuite les séparer en 2 tas homogènes (contenant chacun 5 chaussettes … vous avez bien réduit le nb de chaussette de 10 à 5).

Et le triticale dans tout ça ??? Et bien comme pour les chaussettes, les chromosomes qui se rassemblent par paires doivent 1- etre en quantité égales (sinon pas de paires merci Lapalisse) 2- se ressembler suffisamment (chaussettes de la même couleur) …

des qu’on s’éloigne de cette situation, les gamètes ne seront pas formés de façon a retrouver le stock chromosomique de départ lors de la fécondation. D’où la stérilité des premiers hybrides !!!

exemple avec les chaussettes

Sauf que … avec une très très faible fréquence lors de l’hybridation, la formation des gamètes soient anormale et « oublie » de réduire la ploïdie (on ne sépare pas les chaussettes !), c’est ce que va obtenir Rimpau en 1891 sans vraiment savoir pourquoi ce triticale est fertile.

Mais il faudra attendre les années 1930 pour qu’on va étudier ces variétés et se rendre compte qu’elles ont la totalité des chromosomes de chacun des parents (contre la moitié pour les variétés stériles). Mais ce n’est qu’une amorce, en effet même si ces variétés sont fertiles,

vu qu’elles résultent d’événements extrêmement rares, la base de la diversité génétique de ces variétés est beaucoup trop étroite et ne reflète absolument pas la diversité des espèces parentales (blé et orge) !

Mais (oui il y a toujours des « mais »), en 1937 est découvert

un alcaloïde issu de la colchique : la colchicine. Cette molécule à la capacité de provoquer artificiellement le doublement du stock de chromosomes.

exemple avec les chaussettes

A partir de ce moment, il a été donc possible de doubler le stock chromosomique de chaque hybride obtenu quelque soit les parents, rendant ces hybrides fertiles. Ceci a permis d’accroître ainsi la diversité génétique du triticale et des travaux de sélection classique ont été

menés pour en faire une véritable nouvelle espèce agronomique.

Ok mais alors la réponse a notre question ? Est il possible de conduire une re-synthese d’espèces ? Cette longue introduction était nécessaire pour comprendre la réponse à la question.

En effet quand on regarde les structures des génomes de certaines espèces ainsi que leur généalogie ancestrale, on se rend compte que ces événements naturels de doublement chromosomiques sont retrouvés dans de nombreux cas et peuvent etre reconstitué,

mais … pourquoi me diriez vous ? Comme pour le triticale, encore et toujours , c'est une source de nouvelle variabilité génétique !!
Je vais donc vous en donner 2 exemples :

1-Re synthèse du colza :
Le colza (génome AACC) est une espèce issu de l’hybridation de la navette (Brassica campestris - génome AA) et du chou (Brassica oleracea- génome CC), il fait parti du « triangle de U » qui schématise les relationsentre qq espèces du genre Brassica.

Ainsi le colza peut être recrée par hybridation entre le chou et la navette … hybride (génome AC) qui est stérile (si vous ne savez pas pourquoi remontez le fil et pensez aux paires de chaussettes) mais le doublement chromosomique conduit a restaurer la fertilité pour obtenir

un colza « resynthétisé ». Cette methode permet de récupérer une variabilité génétique qui peut avoir été perdue lors de la sélection naturelle du colza depuis ces ancêtres.

On a pu obtenir ainsi des colzas produisant des graines avec une faible teneur en acide linolénique (huile utilisable en friture), caractère que l’on n’aurait pas pu obtenir à partir du colza « naturel »

2-Re synthèse du blé tendre :
Le blé tendre (Triticum aestivum - génome AABBDD) est une espèce issu de l’hybridation de 3 espèces proches de Triticum urartu (génome AA), Aegilops speltoides (génome BB) et Triticum tauschii (génome DD). De nombreuses espèces de blé apparentés

au blé dur (Triticum turgidum subsp. durum) possédent un génome de type AABB et peuvent donc être utilisés comme parents d’un hybride avec Triticum tauschii (génome DD). L’hybride ainsi obtenu (génome ABD) est stérile et le doublement chromosomique permet

d’obtenir un blé tendre « resynthétisé » (AABBDD). Cette reconstitution a permis d’introduire chez le blé tendre des gènes de résistances aux maladies et des gènes de qualité meuniere.

Ainsi on peut trouver dans 20% des lignées de blé du Centre internationald'amélioration du maïs et du blé (CIMMYT) font intervenir des blé synthétiques.

Il est aussi possible de citer le coton et le café qui ont pu beneficier de ce genre de re synthèse ... avec toujours le même but : augmenter la diversité génétique !

Voila c’est tout pour cette fois (j’espère ne pas vous avoir perdu en chemin)

Sources
Histoire de la génétique et de l’amélioration des plantes - André Gallais - Editions Quae 2018
nss-journal.org/articles/nss/p…
cimmyt.org/news/extensive…

copyright @CromerLaurence ... j'espere qu'elle ne m'en voudra pas !!!

une erreur sur les schémas des chaussettes ... il faut bien lire seigle et non orge pour le parent de droite !!!

ERRATUM

Le bon schéma est ici

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le bon schéma est ici

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Le bon schéma est ici

Poke @Matadon_ @AnthonyGuihur @alexcarre49

@CieldeMars toi qui parlais chou il y a peu ... ca devrait t’intéresser !