Lorsque les mères désactivent les gènes des pères dans l'embryon.
"Grâce à notre travail, nous avons pu mettre en lumière un aspect unique de la biologie, une tranche de la grande diversité de la nature."
Chez l'homme, et chez de nombreuses autres espèces, les gènes hérités de la mère et du père influencent le développement de l'embryon. Chez l'hépatique Marchantia polymorpha, cependant, la mère a un contrôle total, comme l'ont découvert les chercheurs du laboratoire Berger du GMI. Dans une étude publiée dans eLife, les chercheurs montrent que la "plante mère" a un contrôle total et inactive complètement les gènes paternels dans ses embryons afin de garantir leur bon développement.
Illustration : Adaptation d'un personnage d'anime d'un embryon de Marchantia (structure sphérique) se développant dans le tissu maternel (cellules vertes).
©GMI/floorfour
Les humains possèdent deux jeux de chromosomes, l'un maternel et l'autre paternel, et les deux apportent généralement des caractéristiques à l'individu, en fonction des gènes qui sont exprimés - c'est ce qui fait de nous des "diploïdes". Mais ce n'est pas le cas de tous les êtres vivants :
Les algues et les mousses apparentées, y compris les hépatiques, passent la majeure partie de leur cycle de vie avec un seul jeu de chromosomes. L'hépatique n'a qu'une courte phase diploïde lorsque le matériel génétique d'une cellule germinale maternelle et d'une cellule germinale paternelle se combine pour donner naissance à un embryon, porté par le tissu maternel. Pendant cette courte phase diploïde, la plante doit disposer d'un mécanisme pour faire face au doublement de son matériel génétique.
L'un de ces mécanismes est la mise sous silence d'une copie d'un gène, également appelée "empreinte génomique parentale". Avec l'empreinte génomique, même un chromosome entier peut être inactivé de façon permanente, comme c'est le cas pour l'un des deux chromosomes X chez la femme. "L'empreinte génomique parentale n'avait été identifiée que chez les espèces ayant innové dans les tissus extra-embryonnaires qui canalisent les nutriments de la mère vers l'embryon, comme le placenta chez les mammifères et l'endosperme chez les plantes à fleurs", explique Frédéric Berger, chef de groupe principal au GMI - Institut Gregor Mendel de biologie végétale moléculaire de l'Académie autrichienne des sciences.
Un mécanisme d'adaptation génomique dirigé par les gènes maternels
Les embryons d'hépatiques se développent également dans les tissus maternels, mais contrairement aux mammifères, leur développement n'implique pas de tissus extra-embryonnaires. En tenant compte de ces facteurs, le groupe de recherche de Berger a entrepris d'étudier l'existence de mécanismes d'empreinte génomique parentale chez Marchantia.
"Nous avons découvert que Marchantia inactive complètement les chromosomes paternels dans l'embryon, avant même la fusion des génomes paternel et maternel. De cette façon, Marchantia maintient une haploïdie fonctionnelle même pendant le court stade où elle devient diploïde", explique le premier auteur Sean Montgomery, récemment diplômé du laboratoire Berger au GMI. L'équipe a également constaté que la marque moléculaire déposée sur l'ensemble des chromosomes paternels est maintenue tout au long du développement de l'embryon. "Par conséquent, le développement de l'embryon dépend uniquement de l'expression des gènes maternels. D'une certaine manière, les gènes maternels ont un contrôle total. La perturbation de ce processus entraîne l'expression des gènes paternels et la mort de l'embryon", explique M. Berger.
Gratter la surface de la diversité de la nature
Le mécanisme d'extinction que l'équipe a décrit chez l'hépatique n'est pas nouveau en soi. Cette extinction ciblée est médiée par le complexe répressif Polycomb 2 (PRC2). Cependant, ce mécanisme précis n'avait pas encore été associé à l'extinction de chromosomes entiers.
Les ancêtres de l'hépatique étant considérablement plus anciens que ceux des mammifères ou des plantes à fleurs, les résultats suggèrent que les mécanismes d'empreinte ont évolué bien plus tôt que ce que l'on sait actuellement. En outre, Berger et son équipe proposent que ce phénomène a évolué plusieurs fois dans diverses formes de vie et que de nombreux mécanismes d'empreinte restent à découvrir. "Grâce à nos travaux, nous avons pu mettre en lumière un aspect unique de la biologie, une tranche de la grande diversité de la nature", conclut M. Montgomery.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
