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Mutant agamous d'Arabidopsis thaliana.. © Inra, PAUTOT Véronique

Décrypter un génome végétal modèle : la collection de mutants d’Arabidopsis thaliana

Une collection de mutants d’Arabidopsis thaliana, créée en 1993 à l’Inra de Versailles, permet d'identifier la fonction des gènes chez cette espèce végétale modèle.

Par Pascale Mollier
Mis à jour le 22/09/2016
Publié le 22/09/2016

Des mutants pour trouver la fonction des gènes

Arabidopsis thaliana est le modèle choisi dans les années 1990 par la communauté scientifique internationale pour étudier le fonctionnement des plantes supérieures à fleurs. Son génome a été entièrement séquencé en 2000. A ces données de séquences, doivent être combinées des données sur la fonction des gènes. Dans ce but, une collection de mutants d’Arabidopsis a été créée en 1993 à l’Inra de Versailles. En inactivant un gène par mutation, et en observant les conséquences physiologiques, on peut avoir une indication sur la fonction du gène et orienter ainsi les recherches expérimentales.

Depuis sa création, cette collection est largement utilisée au niveau international.

Une bonne couverture du génome grâce à une méthode de mutagénèse performante

Idéalement, pour connaître la fonction de chacun des quelques 30 000 gènes d’Arabidopsis, il faudrait disposer d’un mutant par gène. En pratique, lorsque la mutagénèse se fait au hasard, cet objectif est difficile à atteindre. Dans ce contexte, le taux de couverture du génome d’Arabidopsis par la collection de mutants de Versailles est relativement élevé : statistiquement, un gène donné possède 75 à 80% de chances d’être touché par une mutation. Cette réussite est liée à une méthode de mutagénèse particulièrement performante.

Cette méthode est basée sur le principe de la mutagénèse d’insertion, qui consiste à introduire au hasard dans le génome un fragment d’ADN (ADN-T pour ADN transféré) au moyen d’une bactérie naturellement capable de faire ce transfert. Une plante qui a intégré un ADN-T dans son génome est appelée un transformant. Lorsque l’ADN-T s’insère dans un gène, il crée une mutation que l’on peut observer. Mais en plus, il « marque » le gène touché et permet de l’isoler par les méthodes de génétique moléculaire.

Or, le procédé de transformation d’Arabidopsis par la bactérie, mis au point à Versailles, est beaucoup plus efficace que les procédés qui étaient employés jusqu’alors : jusqu’à 5 plantes transformées par plante inoculée. Ce procédé a été repris depuis pour créer d’autres collections dans le monde.

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Références

- Bouchez, D. et al. 1993. A binary vector based on Basta resistance for in planta transformation of Arabidopsis thaliana. C. R. Acad. Sci. Paris,316, 1188-93

- Bechtold, N. et al. 1993.In planta Agrobacterium mediated gene transfer by infiltration of adult Arabidopsis thaliana plants. C. R. Acad. Sci. Paris,316, 1194-99.

Résultats et chiffres clés

La collection  comporte 55 000 transformants, dont 60% sont modifiés en un seul endroit du génome.

Environ 1000 lignées sont distribuées chaque année dans 40 pays pour les études moléculaires.

Un exemple de résultats obtenus grâce à la collection de mutants : l’identification de 11 gènes impliqués dans la recombinaison méiotique. Voir l’article.

Arabidopsis, un modèle de plantes à fleurs

Arabidopsis thaliana est une petite plante de la famille des moutardes (crucifères), sans intérêt agronomique, voire une mauvaise herbe.

Cependant, elle a un développement caractéristique de plantes à fleurs et de nombreux gènes communs avec des espèces végétales cultivées. Elle tient peu de place et son cycle de développement est court (2-3 mois). Son génome est le plus petit connu chez les plantes (5 chromosomes, avec peu de séquences répétées). Ce génome est 4 et 20 fois plus petit que celui du riz et du maïs, respectivement.