Quand deux g¨¦nomes se rencontrent pour la premi¨¨re fois ¡
En combinant deux g¨¦nomes dans un seul noyau, les plantes hybrides nouvellement form¨¦es doivent rapidement s¡¯adapter pour stabiliser leur m¨¦iose (la division cellulaire essentielle ¨¤ la reproduction sexu¨¦e), et r¨¦tablir leur fertilit¨¦. Dans une ¨¦tude publi¨¦e dans le journal New Phytologist, les scientifiques ont mis en ¨¦vidence, chez les plantes n¨¦osynth¨¦tis¨¦es d¡¯Arabidopsis suecica, des associations chromosomiques anormales entre les deux g¨¦nomes pendant la m¨¦iose, associ¨¦es ¨¤ une r¨¦duction drastique de leur fertilit¨¦.
La m¨¦iose est une ¨¦tape essentielle du cycle de vie des organismes ¨¤ reproduction sexu¨¦e. Cette division cellulaire sp¨¦cialis¨¦e divise par deux le nombre de chromosomes et permet ainsi la production des cellules reproductrices (ovules pour la femelle et gam¨¨tes m?les contenus dans les grains de pollen).
Au niveau mol¨¦culaire, des ¨¦changes de s¨¦quences d¡¯ADN se produisent lors de la m¨¦iose entre les chromosomes homologues qui sont issus d¡¯un m¨ºme g¨¦nome par un processus nomm¨¦ recombinaison homologue. Ces ¨¦changes sont n¨¦cessaires pour augmenter la diversit¨¦ g¨¦n¨¦tique parmi les descendants mais ¨¦galement obligatoire pour lier momentan¨¦ment les chromosomes homologues ensemble et permettre leur migration aux deux p?les de la cellule au cours de la m¨¦iose.
Chez les plantes allopolyplo?des, qui r¨¦sulte de l¡¯hybridation de deux esp¨¨ces apparent¨¦es, ce processus est plus complexe car ces plantes poss¨¨dent, dans chacune de leur cellule, deux jeux de chromosomes hom¨¦ologues, issus de deux g¨¦nomes diff¨¦rents. Pendant la m¨¦iose, des ¨¦changes d¡¯ADN peuvent avoir lieu entre les chromosomes hom¨¦ologues (recombinaison hom¨¦ologue) ce qui peut avoir pour cons¨¦quence des associations entre plusieurs chromosomes, une mauvaise migration des chromosomes homologues au cours de la m¨¦iose et peut mener ¨¤ une d¨¦sorganisation du g¨¦nome chez les descendants, la formation de cellules reproductrices non viables, et ¨¤ une r¨¦duction de la fertilit¨¦ de ces plantes.
Dans cette ¨¦tude publi¨¦e dans le journal New Phytologist, les scientifiques ont r¨¦cr¨¦er au laboratoire l¡¯esp¨¨ce polyplo?de Arabidopsis suecica en hybridant les deux parents apparent¨¦s Arabidopsis thaliana et Arabidopsis arenosa. En comparant la m¨¦iose des plantes nouvellement synth¨¦tis¨¦es (non ¨¦volu¨¦es) et ¨¦volu¨¦es d¡¯Arabidopsis suecica (form¨¦es dans la nature il y a environ 16 000 ans), les chercheurs ont observ¨¦ au microscope le comportement des chromosomes au cours de la m¨¦iose et ont mis en ¨¦vidence une diff¨¦rence dans le choix de la recombinaison m¨¦iotique s¨¦lectionn¨¦e pour r¨¦aliser les ¨¦changes de mat¨¦riel g¨¦n¨¦tique. Alors que la recombinaison hom¨¦ologue est fr¨¦quente dans les plantes n¨¦osynth¨¦tis¨¦es (associations chromosomiques complexes visibles au microscope), la recombinaison homologue est privil¨¦gi¨¦e dans les esp¨¨ces ¨¦volu¨¦es. Ces probl¨¨mes m¨¦iotiques peuvent ¨ºtre responsables de la faible fertilit¨¦ observ¨¦e chez ces plantes de premi¨¨re g¨¦n¨¦ration. De plus, cette ¨¦tude a permis de mettre en ¨¦vidence une grande variabilit¨¦ entre plantes s?urs n¨¦osynth¨¦tis¨¦es en termes de comportement des chromosomes lors de la m¨¦iose ainsi que de niveaux de recombinaison m¨¦iotique et de fertilit¨¦.
L¡¯ensemble de ces donn¨¦es permettront d¡¯¨¦tudier plus en d¨¦tails les acteurs mol¨¦culaires responsables du choix du partenaire de recombinaison essentiels ¨¤ l¡¯adaptation m¨¦iotique et la p¨¦rennit¨¦ de ces plantes.
R¨¦f¨¦rence :
Incorrect recombination partner associations contribute to meiotic instability of neo-allopolyploid Arabidopsis suecica
Floriane Ch¨¦ron, Valentine Petiot, Christophe Lambing, Charles White and He?di Serra
New Phytologist
Contact :
Floriane Ch¨¦ron, doctorante ¨¤ l¡¯institut de G¨¦n¨¦tique Reproduction et D¨¦veloppement (CNRS, INSERM, Universit¨¦ Clermont Auvergne)
floriane.cheron@doctorant.uca.fr
He?di Serra, charg¨¦e de recherche CNRS ¨¤ l¡¯institut de G¨¦n¨¦tique Reproduction et D¨¦veloppement (CNRS, INSERM, Universit¨¦ Clermont Auvergne)
heidi.serra@uca.fr