Silene latifolia est une plante dioïque dont les individus mâles (comme ici) sont dotés d’un chromosome Y géant, longtemps considéré comme un « everest génomique ».

Silene latifolia est une plante dioïque dont les individus mâles (comme ici) sont dotés d’un chromosome Y géant, longtemps considéré comme un « everest génomique ».

1 La sexualité des plantes à fleurs est pleine de diversité : si 80 à 85 % sont hermaphrodites (chaque fleur est bisexuée, arborant étamines – porteuses de pollen – et carpelles – enfermant les ovules), 5 à 6 % sont monoïques (chaque individu présente des fleurs mâles et femelles), 5 à 6 % sont dioïques (chaque individu porte des fleurs soit mâles soit femelles), d’autres encore sont gynodioïques (certains individus sont hermaphrodites, d’autres femelles), etc. On est encore loin de comprendre les mécanismes génétiques qui déterminent si une plante sera mâle ou femelle. Or deux équipes viennent de révéler, en séquençant le chromosome Y du compagnon blanc (Silene latifolia) – une plante dioïque – plusieurs gènes impliqués dans le déterminisme sexuel.

2 En 2014, grâce aux progrès de la génomique et de la bio-informatique, Takashi Akagi, de l’université d’Okayama, au Japon, et ses collègues avaient découvert un premier gène de détermination du sexe chez le plaqueminier, qui produit le kaki. Depuis, une vingtaine d’autres avaient été proposés pour la vigne, le kiwi, le palmier dattier, le fraisier, le houblon… Toutefois, personne ne s’était encore attaqué au chromosome Y de Silene latifolia. Et pour cause. D’une part, chez cette plante, les chromosomes sexuels sont géants. D’autre part, chez les organismes à reproduction sexuée, un processus d’échange de séquences d’ADN entre les chromosomes dits « homologues » assure un brassage génétique. Mais au fil de l’évolution, des régions des chromosomes sexuels, plus ou moins grandes selon les espèces, ont perdu cette capacité de se recombiner. Or ces régions comportent souvent beaucoup de séquences d’ADN répétées qui, jusqu’à ces dernières années, rendaient quasi impossible le séquençage des chromosomes sexuels géants.

3 Un consortium international coordonné par Gabriel Marais, au Laboratoire de biométrie et biologie évolutive (CNRS, université Lyon 1), et l’équipe de Takashi Akagi ont contourné la difficulté. Ils ont chacun séquencé les chromosomes X et Y de Silene latifolia, puis identifié plusieurs gènes responsables du sexe sur le Y. Takashi Akagi et ses collègues en ont repéré deux. L’équipe de Gabriel Marais en a découvert cinq en comparant les Y d’un individu mâle et de mutants rendus hermaphrodites ou asexués par des suppressions d’une partie du matériel génétique du Y. Ces gènes sont répartis dans trois régions non recombinantes du Y : « L’une inhibe le développement du carpelle, les deux autres stimulent le programme mâle », explique le chercheur, qui ajoute que pour encore plus de certitude il faudra inactiver ces gènes et constater les effets.

4 Les deux équipes ont aussi estimé la chronologie de la divergence de Silene latifolia avec des espèces proches. Ils ont ainsi évalué la période à laquelle sont apparues ces trois régions : la première date d’il y a environ 11 millions d’années, les suivantes de 5 et 4,5 millions d’années. « Les éléments déclencheurs sont des arrêts d’échanges génétiques entre X et Y, précise Gabriel Marais. La principale divergence de séquences d’ADN daterait de 11 millions d’années et a probablement été suffisante pour que s’installe la dioécie. Les divergences se sont poursuivies avec une explosion de séquences répétées, c’est ce qui a rendu ces chromosomes géants. »