Université Hébraïque de Jérusalem : une nouvelle étude dévoile le code régulateur caché des espèces végétales
Un profond mystère génétique a intrigué les botanistes pendant des décennies. Bien que les feuilles, les tiges et les fleurs se développent de manière remarquablement similaire chez de nombreuses espèces végétales, les scientifiques ont eu du mal à identifier les instructions ADN communes qui guident leur formation. Une nouvelle étude dévoile ce code régulateur caché et montre que son noyau a été conservé pendant 300 millions d’années d’évolution végétale. Étonnamment, ces séquences d’ADN anciennes étaient pourtant à la vue de tous, mais masquées par le remaniement et la duplication constants des génomes végétaux.
En révélant ce plan ancestral, cette recherche redéfinit notre compréhension de l’évolution végétale, montrant comment la logique régulatrice fondamentale est préservée et modifiée pour guider la diversité des formes et des apparences des plantes. Ces découvertes ont également des implications importantes pour l’agriculture, où le réglage fin de la régulation génique, plutôt que la modification des gènes eux-mêmes, ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de cultures plus résistantes et productives. L’ADN de chaque organisme contient à la fois des gènes et les instructions qui déterminent quand et où ces gènes sont activés. Les gènes sont relativement faciles à identifier, comme les pièces d’un puzzle ; ils possèdent des caractéristiques distinctives. Mais l’ADN régulateur qui les contrôle est beaucoup plus difficile à trouver.
Les nouvelles technologies ont permis aux scientifiques de découvrir de nombreuses séquences chez les animaux, mais les plantes restent un défi majeur. Depuis des centaines de millions d’années, les plantes réécrivent leur génome, dupliquant, réorganisant et remaniant de vastes portions d’ADN, ce qui en fait des puzzles particulièrement complexes à décoder.
Dans une nouvelle étude, une équipe internationale de chercheurs a découvert le plan de régulation des plantes et révélé une partie essentielle de celui-ci qui est restée conservée pendant 300 millions d’années d’évolution végétale. Cette recherche collaborative a été menée par le professeur Idan Efroni de l’Université hébraïque de Jérusalem, le Pr Zachary Lippman du Cold Spring Harbor Laboratory et la Pr Madelaine E. Bartlett de l’Université de Cambridge, en collaboration avec le Dr Kirk R. Amundson de l’Université du Massachusetts et la Dr Anat Hendelman du Cold Spring Harbor Laboratory. Dans le cadre d’une vaste étude comparative, les chercheurs ont analysé les génomes de 284 espèces végétales à l’aide d’un nouvel outil informatique puissant appelé Conservatory.
Pour interpréter ces génomes complexes, l’outil les assemble progressivement, en appariant les séquences similaires entre des espèces de plus en plus éloignées. Grâce à ce grand nombre d’espèces, les chercheurs ont identifié environ 2,3 millions de séquences régulatrices conservées, dont plus de 3 000 sont antérieures à l’apparition des plantes à fleurs, établissant ainsi la carte la plus complète à ce jour de l’ADN régulateur conservé chez les plantes. L’équipe a constaté que les éléments régulateurs les plus anciens se regroupent à proximité des gènes qui contrôlent l’architecture des plantes.
Lorsque des séquences conservées proches de certains de ces gènes, appartenant à la famille HOMEOBOX, ont été mutées expérimentalement, les plantes ont développé de graves anomalies, démontrant ainsi que ces anciens codes régulateurs ne sont pas des vestiges de l’évolution, mais restent essentiels aujourd’hui. L’étude révèle également des principes fondamentaux de l’évolution des codes régulateurs chez les plantes : si l’espacement entre les éléments régulateurs peut varier, leur ordre est souvent conservé ; des réarrangements chromosomiques peuvent créer de nouvelles interactions régulatrices ; et les éléments anciens sont préférentiellement conservés après la duplication des gènes, même si certains évoluent vers des innovations spécifiques à une lignée.
« Cette étude offre une vision à long terme de l’évolution des séquences régulatrices chez les plantes », a déclaré le Pr Idan Efroni de l’Université hébraïque de Jérusalem. Depuis des décennies, nous savons que la fonction des gènes du développement est remarquablement conservée au cours de l’évolution végétale, mais les séquences régulatrices contrôlant ces gènes semblaient avoir disparu dans le bruit des changements génomiques. Grâce à Conservatory, nous avons pu retrouver ces instructions cachées et démontrer que, malgré des centaines de millions d’années de remaniement du génome, la logique régulatrice fondamentale du développement végétal a perduré. Parallèlement, nos découvertes montrent comment l’évolution remodèle, duplique et enrichit ces instructions régulatrices ancestrales pour générer l’extraordinaire diversité des formes végétales que nous observons aujourd’hui.
Au-delà de leur contribution à la compréhension de l’évolution du vivant complexe, ces découvertes ont des implications majeures pour l’agriculture. De nombreux caractères des cultures dépendent non seulement des gènes eux-mêmes, mais aussi de la manière dont ces gènes sont régulés. Comprendre cette architecture régulatrice profondément conservée pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour la sélection de précision, la biologie synthétique et le développement de cultures plus résilientes face aux changements climatiques.
Publication dans Science 12 mars 2026
