Pour échapper à l’insécurité alimentaire provoquée par le réchauffement climatique, il est urgent de rendre les cultures plus résistantes aux événements météorologiques extrêmes. C’est la mission que s’est fixée le groupe de recherche d’Ora Hazak, biologiste moléculaire à l’Université de Fribourg.
Le dernier rapport des experts du GIEC est aussi formel qu’alarmant: la capacité d’adaptation de la nature au réchauffement climatique est de plus en plus dépassée. Dans de nombreux endroits de la planète, notamment dans la Corne de l’Afrique, l’aridité accrue provoque déjà de graves crises alimentaires. Pour faire face à cette menace, l’équipe de la biologiste Ora Hazak recherche les gènes qui, chez certaines plantes, pourraient contribuer à les rendre plus résistantes à des périodes de sécheresse plus fréquentes et sévères. «C’est notre rêve, avoue sans fard la chercheuse, face à l’urgence, il convient de comprendre comment les plantes parviennent, au niveau génétique, à s’adapter à un stress hydrique prolongé».
Traiter le problème par la racine
Ora Hazak a choisi pour organismes modèles Solanum lycopersicum, autrement dit la tomate, et Arabidopsis thaliana, une plante modèle de laboratoire. Avec son équipe, elle s’intéresse en particulier aux mécanismes moléculaires qui gouvernent la croissance et l’adaptation de leurs racines. Logique, en somme, puisque c’est cette partie de la plante qui a pour fonction de capter l’eau et les minéraux indispensables à sa croissance. Or, en cas de sécheresse ou lorsque le taux de salinité s’avère trop élevé, ce transport des substances vitales depuis les parties souterraines de la plante vers ses parties aériennes est entravé. Pour y remédier, Ora Hazak et son équipe souhaitent rendre la plante plus résiliente en agissant sur une famille de gènes impliqués dans le développement des tissus vasculaires qui transportent la sève dans les racines. La première étape, et non des moindres, est d’identifier ces derniers.
Une myriade de nouveaux gènes
Alors que 32 de ces gènes avaient déjà été identifiés chez Arabidopsis thaliana, il fallait encore découvrir ceux de la tomate, chez qui ces gènes restaient relativement méconnus malgré son importance pour le maraîchage. «En raison de leur petite taille, nous ne connaissions qu’une poignée de ces gènes, explique Samy Carbonnel, post-doctorant dans l’équipe d’Ora Hazak, c’est grâce à un travail minutieux et des analyses bioinformatiques poussées, en collaboration avec le bioinformaticien Laurent Falquet, que nous avons pu identifier 37 nouveaux gènes, dits CLE, dans le génome de la tomate». Grâce à des bases de données partagées, l’équipe de biologistes a ensuite pu identifier les tissus où ces gènes sont actifs.
Un intérêt international
A l’avenir, la méthode développée par S. Carbonnel et L. Falquet pourra être utilisée pour identifier d’autres gènes essentiels au développement de nombreuses plantes alimentaires. Elle suscite déjà un vif intérêt de la communauté scientifique. «Aussitôt nos résultats rendus publics, nous avons reçu de nombreuses demandes pour connaître la liste des gènes et leur emplacement exact dans le génome», se réjouit Ora Hazak.
La prochaine étape consiste à déterminer le rôle précis de ces gènes dans le fonctionnement des racines de tomate. «Nous voyons par exemple un gène dont l’expression augmente fortement en conditions de sécheresse. Nous voulons maintenant connaître la fonction de ce gène, est ce qu’il permet une meilleure résistance de la plante à l’aridité?» se demandent les biologistes. Pour répondre à ces questions, la méthode est aussi «simple» que laborieuse: il suffit de désactiver un gène après l’autre et d’observer l’effet sur le phénotype de la plante ou, en d’autres termes, l’impact de cette manipulation sur son fonctionnement. Mais «cela prend énormément de temps, environ un an et demi, soupire Ora Hazak, car il faut faire germer les graines, sélectionner les bonnes cellules pour produire un «cal». A partir de ce cal, un petit amas de cellules, on crée de nouveaux plants que l’on peut ensuite faire pousser dans différentes conditions pour mimer un stress hydrique ou osmotique».
A l’instar des agriculteurs, les chercheurs doivent laisser le temps au temps. L’équipe de biologistes de l’Université de Fribourg a cependant déjà pu démontrer l’importance que revêtent certains gènes CLE dans le développement des plantes, notamment en cas de stress hydrique. «Il est donc possible que dans le futur nous puissions utiliser ces résultats pour développer des plantes modifiées capables de mieux résister à des épisodes de sécheresse intense», conclut S. Carbonnel.
Production de plants de tomates transgénique : mode d’emploi
Pour la production des plants de tomates transgéniques, des cellules sont prélevées sur les cotylédons (les premières feuilles qui apparaissent après la germination), puis transformées par co-culture avec des bactéries transportant les gènes voulus. Ensuite un cal se forme, à partir duquel de nouveaux plants sont régénérés.
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