Comment la vigne a changé de sexe pendant sa domestication

Publié par Adrien le 08/09/2020 à 09:00
Source: INRAE
Le raisin, consommé en grains ou en vin, provient de la vigne domestiquée Vitis vinifera, descendant de la vigne sauvage (Vitis sylvestris). Depuis plusieurs années, la vigne domestique est auscultée sous toutes ses coutures, en mobilisant les disciplines de la génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) à la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle,...) en passant par la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...). Mais une question subsistait dans le monde (Le mot monde peut désigner :) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.): comment expliquer que la vigne (Les vignes sont des lianes de la famille des Vitaceae. Ce sont des plantes du genre Vitis largement cultivées pour leur fruit en grappes, le raisin, dont on tire un jus, le moût, qui devient du vin après...) domestique est hermaphrodite quand son ancêtre sauvage ne l'est pas ? Pour la première fois, des scientifiques INRAE, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et...) Lyon 1 ont pu séquencer le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il contient...) de la vigne sauvage. Ce séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les...), grâce à des techniques innovantes, a permis une lecture de ce génome ancestral et l'identification de gènes permettant à la vigne de changer de sexe (Le mot sexe désigne souvent l'appareil reproducteur, ou l’acte sexuel et la sexualité dans un sens plus global, mais se réfère aussi aux...). Leurs travaux sont parus le 7 septembre dans la revue Genome biology.


Comment la vigne a changé de sexe pendant sa domestication. © Eric Duchene - INRAE

Les plantes à fleurs sont en général hermaphrodites, mais chez environ 6 % des espèces, les sexes sont séparés avec une évolution de plantes mâles et de plantes femelles. Une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non....) analogue à bon nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'animaux. Ces espèces à sexes séparés, appelées dioïques par les botanistes, sont surreprésentées parmi les plantes cultivées (env. 20 %). On observe des cas où la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont,...) domestiquée et son ancêtre sauvage sont dioïques (ex: palmier dattier, asperge (L’asperge est une plante potagère originaire de l'est du bassin méditerranéen. Connue des Romains, elle est cultivée en France depuis le XVe siècle. Le terme...), kaki) et des cas où la domestication s'est accompagnée d'une réversion (La réversion est, en génétique, plus précisément dans le domaine de la biologie de l'évolution, le retour d'un...) vers l'hermaphrodisme (ex: vigne, papayer, fraisier). Ce changement de système sexuel a été un facteur clé dans la domestication de la vigne et la production de raisin. En effet, si la vigne domestique n'était pas hermaphrodite, alors il serait nécessaire de planter des mâles pour polliniser les femelles afin qu'elles produisent du raisin. Cette situation impliquerait la présence de plants de vigne qui ne produiraient pas de fruits, les mâles, et des risques de fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction sexuée consistant en une fusion des gamètes mâle et femelle en une cellule unique...) imparfaite des femelles, donnant des grappes incomplètes. Mais alors quels changements ont eu lieu dans le système sexuel de la vigne lors de sa domestication ?

Pour répondre à cette question, des chercheurs d'INRAE, du CNRS et de l'Université Claude Bernard Lyon 1, ont séquencé et analysé l'ADN de la vigne sauvage, une première en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des...) végétale. Grâce à des techniques innovantes, plusieurs gènes candidats impliqués dans le déterminisme du sexe chez la vigne sauvage ont pu être identifiés. Un de ces gènes, impliqué dans l'avortement (L'avortement se définit comme l'interruption avant son terme du processus de gestation, c'est-à-dire le développement qui commence à la conception par la...) des organes femelles dans les fleurs des mâles, a été modifié naturellement chez la vigne domestique. Ce gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN)...) représente un excellent candidat pour expliquer la réversion à l'hermaphrodisme chez la vigne domestique. Ces travaux représentent une avancée majeure dans la compréhension du processus de domestication de la vigne, et la méthodologie utilisée pourra servir à élucider les changements de systèmes sexuels dans d'autres plantes cultivées d'origine dioïque.

Référence:
The wild grape genome sequence provides insights into the transition from dioecy to hermaphroditism during grape domestication.
Hélène Badouin, Amandine Velt, François Gindraud, Timothée Flutre, Vincent Dumas, Sonia Vautrin, William Marande, Jonathan Corbi, Erika (L'Erika, un pétrolier battant pavillon maltais (pavillon de complaisance) construit en 1975 et affrété par la société Total-Fina-Elf, a fait naufrage le 12 décembre 1999 au large de la Bretagne,...) Sallet, Jérémy Ganofsky, Sylvain Santoni, Dominique Guyot, Eugenia Ricciardelli, Kristen Jepsen, Jos Käfer, Hélène Berges, Eric Duchêne, Franck Picard, Philippe Hugueney, Raquel Tavares, Roberto Bacilieri, Camille Rustenholz & Gabriel A. B. Marais (En géographie, un marais est un type de formation paysagère, au relief peu accidenté, où le sol est recouvert, en permanence ou par...).
7 septembre 2020, Genome Biology.
DOI 10.1186/s13059-020-02131-y. https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02131-y
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