Une équipe de recherche, en partenariat avec l’UMR DIADE, tente d’identifier les gènes régulateurs contrôlant la formation des racines dans les céréales, râce à une approche de biologie systémique, a appris jeudi Maderpost auprès de l’Institut de recherche pour le développement (IRD). RECHERCHE – Deux études consécutives, publiées dans The Plant Journal et PLoS ONE, ont permis d’aboutir à un atlas des gènes exprimés dans les racines coronaires du riz, dans le cadre du projet ANR MasteRoot. Aliment de base pour plus de la moitié de l’humanité, le riz est aussi une plante modèle pour la Science. C’est d’ailleurs la deuxième plante dont le génome a été séquencée, après Arabidopsis thaliana. Bien comprendre le développement de ses racines est donc impératif dans le contexte de changement climatique. Un algorithme pour révéler le réseau de régulation de gènes impliqués Sur la base du génome séquencé, l’équipe du professeur Pascal Gantet de l’UMR Diade, s’est intéressée aux gènes responsables du développement des racines coronaires chez le riz. « Afin de détecter les gènes précoces impliqués dans ce processus et d’établir entre eux des liens de régulation, nous avons utilisé un système inductible pour former des racines chez une plante mutante qui n’en fabriquait plus », explique-t-il. Des transcriptomes, c’est-à-dire les ARN issus de la transcription du génome, ont pu ainsi être réalisés à différents moments de la pousse des racines. Ces données ont ensuite été utilisées par l’algorithme TDCor. Ce dernier, développé quelques années plus tôt par la même équipe en collaboration avec l’Université de Nottingham, en particulier par Mikael Lucas, chercheur biomathématicien à l’IRD, est basé sur la recherche de similarités et de décalage des profils d’expression des gènes. Il permet ainsi d’identifier les gènes impliqués dans la différenciation des racines mais aussi de déduire les liens de régulations existant entre ces gènes et d’établir le réseau de régulation des gènes en question. « Grâce à une analyse topologique, on peut identifier les nœuds majeurs de ce réseau, et donc identifier les gènes les plus importants », indique le professeur. Vérification expérimentale de l’expression génique Les données ont révélé trois phases différentes d’expression du génome au cours des premières étapes de la formation de racines coronaires (stades précoce, intermédiaire et tardif) et un réseau de régulation génique a été prédit par l’algorithme. Pour bien identifier les gènes exprimés dans les racines, les scientifiques ont utilisé la microdissection par capture laser (LCM), permettant d’isoler des cellules spécifiques. Les méristèmes racinaires – zone de croissance des racines – ont été découpés aux trois stades de développement. Les ARN en ont été extraits puis séquencés. La comparaison avec les ARN présents dans la tige du riz permet d’identifier les gènes actifs dans les racines et donc impliqués dans leur formation. Un atlas des gènes exprimés dans les racines coronaires Au total, 3975 gènes ont été identifiés. Avec 30% exprimés aux trois stades de développement, et 10,5%, 19,5% et 12,8% spécifiquement exprimés respectivement aux stades précoce, intermédiaire et tardif. Ce catalogue a été développé dans le cadre d’un projet ANR avec Limagrain comme partenaire privé. Il s’agit d’une nouvelle ressource pour les chercheurs, privés comme publics. C’est une source de données primaires pour des études futures. Plusieurs applications potentielles sont envisageables, comme par exemple augmenter la résilience des plantes au changement climatique en jouant sur l’architecture racinaire pour leur conférer une meilleure tolérance à la sécheresse. Lavarenne J, Gonin M, Champion A, Javelle M, Adam H, Rouster J]]>
