Des scientifiques utilisent des génomes vieux de 200 millions d’années pour créer des cultures résilientes

Des chercheurs ont reconstitué des génomes végétaux ancestraux vieux de plus de 200 millions d'années et les ont utilisés pour identifier une centaine de variantes génétiques ayant aidé le blé et l'orge à s'adapter aux changements climatiques au cours de 10 000 ans de culture humaine. Ces variantes pourraient, selon eux, accélérer la sélection de cultures capables de résister à des conditions de croissance plus chaudes et plus sèches.

La paléogénomique rencontre la sélection moderne

L'étude, menée par des équipes de l'INRAE, de l'Université Clermont Auvergne et du CNRS, a fait l'objet de deux publications dans Molecular Plant et Nature Plants. En comparant par calcul 84 génomes de plantes à fleurs modernes, les chercheurs ont reconstitué dix paléogénomes fondateurs représentant les ancêtres communs des espèces cultivées actuelles. Ils ont ensuite analysé 1 420 variétés modernes de blé et d'orge, ainsi que des restes de blé anciens vieux de 5 000 ans, afin d'identifier les variantes génétiques que les deux céréales ont conservées indépendamment sous des pressions environnementales similaires.bioengineer+3

La logique est simple : le blé et l'orge ont été domestiqués dans la même région, le Croissant fertile, à peu près à la même époque et sous les mêmes contraintes climatiques. Lorsque deux espèces sélectionnées indépendamment convergent vers les mêmes variantes génétiques, ces variantes sont de solides candidates pour favoriser une réelle adaptation à la sécheresse, à la chaleur et aux précipitations irrégulières.phys

Cibles validées et outils en libre accès

Chez le blé, l'équipe a validé trois gènes déjà caractérisés chez d'autres espèces. Deux d'entre eux affectent le rendement et la date de floraison, des traits déjà manipulés par les sélectionneurs, tandis que le troisième joue un rôle dans la régulation épigénétique, c'est-à-dire la manière dont les gènes sont activés ou désactivés. La confirmation que ces gènes fonctionnent au-delà des frontières des espèces est au cœur de la promesse de l'étude : plutôt que d'étudier chaque culture isolément, les sélectionneurs peuvent utiliser le catalogue de gènes conservés comme un pont translationnel.newsminimalist+1

Pour rendre ces résultats largement accessibles, les chercheurs ont mis en ligne deux outils en libre accès. AGR (Ancestral Genome Reconstruction) permet aux utilisateurs de reconstruire des paléogénomes disparus à partir de comparaisons de génomes modernes, tandis qu'OrthoViewer fournit une base de données de gènes conservés parmi les 84 espèces étudiées, intégrant 1 142 gènes aux fonctions agronomiques documentées.phys+1

Des céréales à une boîte à outils plus large

La méthode ne se limite pas au blé et à l'orge. Comme les paléogénomes couvrent des dizaines de familles botaniques, le flux de travail peut être étendu à d'autres cultures de base. Les équipes l'appliquent déjà au riz, au maïs et au sorgho.phys+1

"Comprendre comment les variantes génétiques ont évolué au cours de la domestication et de la sélection d'espèces végétales et animales d'intérêt agricole nous permet d'identifier celles qui ont été sélectionnées à travers les espèces dans des environnements soumis aux mêmes contraintes climatiques", a déclaré Jérôme Salse, directeur de recherche à l'INRAE. Ces variantes, a-t-il précisé, sont "d'intérêt pour la sélection de génotypes adaptés aux défis actuels du changement climatique et de la transition agroécologique".phys