Séquencer le génome du blé
(21/07/2008)
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Inra, Jean-Marie Bossennec |
Le projet TriticeaeGenome, coordonné par l’Inra de Clermont-Ferrand, lancé le 11 juin 2008, fédère les meilleurs laboratoires européens spécialistes de la génomique du blé et de l’orge dans l’objectif de favoriser le développement de nouvelles variétés. Ce programme s’inscrit dans la continuité du projet international initié depuis 2005 pour séquencer le génome du blé tendre dans lequel l’Inra joue un rôle majeur. Les céréales constituent la base de l’alimentation de la majeure partie des hommes et des animaux et une composante importante de la chimie du végétal. Le développement d’une recherche de pointe en génomique des céréales à pailles de la famille des Triticées (blé, orge et seigle) est nécessaire pour rendre plus efficaces les méthodes de sélection et répondre aux enjeux d’une agriculture indépendante, durable et adaptée aux besoins du XXIe siècle. |
Des recherches ambitieuses dans lesquelles l'Inra conduit un projet pilote depuis 2005
Première céréale cultivée sur la planète et aliment de base du tiers de la population mondiale, le blé tendre tient une place économique et culturelle de premier plan. Relatif à un génome dont la taille équivaut à cinq fois celle du génome humain et quarante fois celle du riz, le séquençage du blé ne peut aboutir que grâce à une large coopération internationale. L'Inra s'est engagé dans le consortium international pour le séquençage du blé (IWGSC), créé en 2005, afin de faciliter et coordonner les efforts internationaux pour obtenir la séquence du génome. Ce consortium garantit que les séquences et les outils ou ressources qui en seront issus seront disponibles pour tous sans restriction d'utilisation et de coût. Il est ouvert à tout organisme, individu ou laboratoire qui peut contribuer au projet en respectant sa philosophie. Plus de 21 pays sont d'ores et déjà impliqués dans ce consortium. L’IWGSC est géré par une directrice executive basée aux États-Unis et un comité de coordination qui réunit des représentants de chaque laboratoire impliqué dans les projets. Il est coprésidé par six coordinateurs issus des États-Unis, d'Australie, de Suisse, du Japon et de France dont Catherine Feuillet, directrice de recherche à l'Inra de Clermont-Ferrand.
Dans le cadre de ce consortium, l'unité mixte de recherche "Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales" (Inra-Université Blaise Pascal) conduit depuis fin 2004 un projet pilote d’étude de la structure, de la fonction et de l’évolution du génome de blé au travers de l’analyse d’un chromosome spécifique : le chromosome 3B. Une première version de la carte physique de ce chromosome, qui à lui seul est deux fois plus grand que le génome de riz, vient d’être achevée et de premières études structurales, fonctionnelles et évolutives ont été réalisées. Ce projet pilote a permis de démontrer la faisabilité d’une approche chromosome spécifique pour aborder ce génome gigantesque et des projets similaires ont maintenant été initiés sur d’autres chromosomes au niveau international.
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© Inra, Catherine Feuillet
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Mieux connaître une plante clé pour le monde
Le premier objectif est d'obtenir une carte physique ancrée sur les cartes génétiques. Dans un premier temps, cette carte physique accélérera l’isolement des nombreux gènes d’intérêt agronomique identifiés chez le blé tendre (le blé panifiable) et permettra de préparer le séquençage ultérieur du génome. Le séquençage consistera à déchiffrer l'information codée dans les gènes portés par chacun des chromosomes du blé afin, dans un deuxième temps, d’identifier la fonction biologique de chaque gène. Ces connaissances permettront de mieux utiliser et adapter une plante clé pour l'alimentation et l'agriculture, selon les nouveaux besoins en matière de rendement et de qualité de l'alimentation dans un contexte d’agriculture durable et respectueuse de l'environnement marqué par des changements climatiques et sociologiques majeurs.
De plus, c'est le premier projet de séquençage d'une plante polyploïde. En effet, alors que la majorité des plantes et animaux sont diploïdes - c'est-à-dire possèdent deux jeux de chromosomes dans leurs cellules -, le blé tendre est hexaploïde (six jeux de chromosomes). Or la polyploïdie est un phénomène très répandu chez les génomes eucaryotes (les plantes comptent plus de 90 % d’espèces présentant divers niveaux de polyploïdie) où elle joue un rôle important dans la diversification et la variabilité génétique. Ce séquençage permettra donc aussi de comprendre en quoi la polyploïdie est une force majeure de l'évolution des espèces.
Lancement du projet européen TriticeaeGenome
La dynamique créée par le consortium international a également permis la création du réseau European Triticeae Genomics – ETGI - de collaborations entre laboratoires européens impliqués dans la génomique des céréales à paille qui a conduit à la mise en place du projet TriticeaeGenome. Quinze organismes de recherche et deux industriels participent à ce projet de 7,5 millions d’euros, financé par l’Europe à hauteur de 5,3 millions d’euros pour quatre ans dans le cadre du 7e Programme-cadre de recherche et développement. Ce programme a pour objectif finalisé le développement de nouvelles variétés améliorées, au travers du développement des connaissances et des outils de génomique nécessaires à l’isolement efficace de gènes d’intérêt agronomique et au développement de marqueurs pour les programmes de sélection européens. Le projet TriticeaeGenome consistera plus précisément à :
- construire les cartes physiques de six chromosomes de blé tendre et d’orge portant des gènes d’intérêt agronomique selon l’approche développée pour le chromosome 3B du blé à Clermont-Ferrand ;
- isoler cinq gènes impliquées dans la résistance à la sécheresse et aux maladies, dans le rendement et la qualité ;
- déployer un programme de sélection moléculaire et mettre en place des outils informatiques pour gérer, exploiter et diffuser les résultats du projet.
Les efforts de transfert des résultats seront coordonnés avec les autres projets en cours au niveau international et les équipes collaboreront avec de nombreux partenaires dans le cadre d’une interface externe. Ainsi tout en contribuant à continuer d’établir les bases d’un séquençage futur des génomes de blé et d’orge, ce projet intégré permettra de fournir des ressources utilisables par les scientifiques et les sélectionneurs pour répondre aux enjeux de notre agriculture.
En savoir plus :
> Lire le communiqué de presse (11/06/2008)
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