Thread by @QADPlantes

#Quizameliorationdesplantes

N°36

Datura stramonium

Réponse :

Bravo aux quelques 13 % qui ont vu juste avec la trisomie

https://twitter.com/QADPlantes/status/1347595518667595780

En effet , le Datura est connu pour sa toxicité car cette plante contient dans tous ses organes des alcaloïdes, molécules qui selon la dose ingérée peuvent provoquer des intoxications sévères voire mortelles.

C'est d'ailleurs un problème pris au sérieux par les autorités

agriculture.gouv.fr/quest-ce-que-l…

Mais ce n'est pas de cela que l'on va parler aujourd'hui mais de trisomie. En effet les travaux de génétique de Blakeslee et de ses collègues sur cette plante au début du 20e siècle sont nombreux et ont apporté de nombreuses avancées dans le domaine de l'hérédité.

On avait d'ailleurs déjà parlé de Blakeslee par 2 fois dans le QADP :

Pour la mutagenèse aléatoire

https://twitter.com/QADPlantes/status/1266845405515563014?s=20

Pour la découverte de la colchicine et le doublement chromosomique

https://twitter.com/QADPlantes/status/1266125633903616006?s=20

Mais pourquoi Blakeslee a choisi le Datura comme objet d'étude ?

Le choix de cette plante réside notamment dans des considérations pratiques qui en ont fait un bon organisme modèle :

- cycle de vie plutôt court (on peut cultiver plusieurs générations par an)
- conditions de cultures simples
- taille raisonnable permettant de cultiver de nombreux individus sur une surface limitée

- peu sensible aux maladies et aux ravageurs
- grandes fleurs
- nombre de graines produites important

Ainsi les travaux sur cette plante a permis en qq années d'observer que régulièrement des types de plantes avec des phénotypes (ensemble des traits observables d'un organisme) particuliers et reconnaissables pouvaient être identifiés.

Les 12 types ont été nommés pour leurs caractères qui divergeaient du schéma général. Essentiellement basé sur la forme de la capsule (le fruit qui porte les graines cf image) et/ou des feuilles.

Image de la capsule "standard"

SUGARLOAF (pain de sucre) pour ses capsules allongées

GLOBE pour ses capsules sphériques

GLOSSY (brillant) pour ses capsules brillantes

COCKLEBUR (Lampourde) pour ses petites capsules étroites

ECHINUS (oursin) pour ses capsules avec des épines longues

(pas vraiment visibles du cette photo)

ILEX (houx) pour ses capsules avec de fines épines

MICROCARPIC pour ses très petites capsules

REDUCED pour ses capsules avec des épines émoussées

BUCKLING (déformation) pour ses feuilles distordues

SPINACH(epinard) pour ses feuilles de couleur vert foncé est plissées

ELONGATE (allongé) pour ses feuilles ... allongées (oui oui)

POINSETTIA pour ses longues feuilles regroupées évoquant l'étoile de noël

Image de Poinsettia

La descriptions de ces 12 types était associé a une hérédité particulière qu'il était difficile de décrire car fluctuante et différente si les individus étaient utilisés comme mâle ou femelle dans les croisements

C'est en 1920 que Belling, spécialiste de la cytologie a commencé les observations des chromosomes de ces types si particuliers. Il a ainsi pu déterminer que le Datura possède 12 paires de chromosomes, et que ces 12 types possédaient tous un chromosome surnuméraire spécifique,

en effet il observait systématiquement 25 chromosomes au lieu de 24. Ainsi en numérotant les extrémités des chromosomes a la manière de dominos lors de ces observations : de 1.2 pour le plus grand chromosome jusqu'a 23.24 pour le plus petit,

il a pu ainsi déterminer a l'aide de ces observations et de croisement judicieusement choisi la correspondance entre les observations morphologiques et cytologiques.

Les termes de monosome, disome, trisome, tetrasome ont ainsi été choisi pour décrire la présence de 1, 2, 3 ou 4 chromosomes pour une paire donnée.

Ainsi les 12 types de trisomie ont pu être reliés aux morphologies particulières comme on peut le voir ici sur les capsules

Ou la sur les stigmates (une partie des organes reproductifs femelles)

Une des hypothèses avancées par les auteurs de ces travaux pour expliquer ces proportions d'apparition d'individus trisomiques, qui comme vous avez pu le constater peut passer bien

plus inaperçu que chez l'humain par exemple, est la non disjonction des paires de chromosomes lors de la première division de méiose

Pour mieux comprendre de quoi il s'agit, on va reprendre l'image des paires de chaussettes... si vous etes un habitué des quiz, ça devrait aller, sinon j'ai introduit cette image dans ce fil ... allez y on vous attend !

https://twitter.com/QADPlantes/status/1266125633903616006?s=20

C'est bon tout le monde est a jour ?
Un petit rappel rapide : le but de la méiose est de réduire le nombre de chromosome et la production des gamètes (cellules sexuelles), le nombre de chromosome sera restauré par la fécondation.

Ici dans un exemple fictif d'un individu à 5 paires de chromosomes

Ainsi lors de la 1ere division de méiose il peut arriver que certaine(s) paire(s) ne se séparent pas , les 2 chromosomes de la paire migrent du même

coté de la cellule. Cette non disjonction abouti a la production de gamètes déséquilibrés : l'un avec un excès de chromosome, l'autre avec un déficit

Ensuite lors de la fécondation, si le gamète possédant l'excès de chromosome est impliqué, on aboutira a un individu qui portera non pas une paire de chromosome (disome) mais un trisome !

Il est a noté que si c'est le gamète qui possède un déficit de chromosome est impliqué dans la fécondation, on aboutira a une lignée monosomique puis nullisomique comme j'en avais parlé ici

https://twitter.com/QADPlantes/status/1266846865435373568?s=20

Ce qui est encore plus fascinant dans ces travaux, c'est les observations qui s'en sont suivies sur les types trisomiques secondaires et les phénomènes de

compensation (et que je n'aurai pas le temps de décrire plus dans ce fil mais si vous êtes curieux les sources en fin de fil sont faites pour vous)

Ces travaux ont participé a construire collectivement une meilleure connaissance des mécanismes de l'hérédité chez les plantes voir plus généralement lors de la reproduction sexuée

Merci de m'avoir lu

Fin du fil

Sources

Blakeslee : the genus Datura
Amos G. Avery, Sophie Satina, Jacob Rietsema
HathiTrust Digital Library

hdl.handle.net/2027/mdp.39015…

MUTATIONS IN THE JIMSON WEED
ALBERT F. BLAKESLEE, B. T. AVERY, JR.

doi.org/10.1093/oxford…

CHROMOSOMAL DUPLICATION AND MENDELIAN PHENOMENA IN DATURA MUTANTS
By Albert F. Blakeslee, John Belling, M. E. Farnham

DOI: 10.1126/science.52.1347.388

science.sciencemag.org/content/52/134…

ce n'est pas la seule hypothèse valide, il pourrait également s'agir de non disjonction des chromatides en 2e division de méiose !