Les zostères ont aussi leurs variants

Depuis que la pandémie de COVID19 nous surprend avec ses rebonds, le grand public a compris que les virus mutent et que parfois une combinaison de mutation ou une mutation particulière avantage tellement une forme du virus qu’elle se multiplie plus facilement et devient fréquente voire dominante. On parlera alors de variant, qui est une forme particulière du virus, toutefois pas assez différenciée pour qu’on considère que c’est un autre virus.

Les virus ne sont pas les seuls à muter : les plantes qui se reproduisent de façon non sexuée, c’est à dire dont la voie végétative (clonage) est l’unique mode de reproduction, mutent et forment des variants, et s’adaptent ainsi à leur environnement. C’est le cas des zostères.

Le présent article tire ses informations de la récente (juin 2020) visioconférence du Pr Thorsten Reusch, intitulée « Clonal reproduction is not an evolutionary dead end« , qu’on peut traduire par « La reproduction par clonage n’est pas une impasse de l’évolution« . La présentation est en anglais, langue de la science au niveau international, et logiquement d’un bon niveau technique, mais le conférencier est allemand et son anglais « basique » est plus compréhensible que celui des anglophones purs. Ce qui nous intéresse est que l’essentiel de ses recherches, et donc des exemples de sa présentation, concerne la zostère marine, si importante pour l’étang de Berre.

La présentation commence par rappeler que le clonage est le mode de reproduction de 60% des plantes, de la majorité des champignons et même de 40% des animaux. Des clones souvent millénaires, comme certains coraux ou les posidonies, ont colonisé de nombreuses zones, parfois très différentes, alors qu’on a longtemps pensé et enseigné que le clonage était une reproduction à l’identique, sans évolution. Cela a constitué longtemps une énigme pour l’écologie.

L’étude des génomes a changé cette vision. Le séquençage du génome de la zostère marine a été fait il y a quelques années, par l’effort conjugué de plusieurs universités autour de la mer Baltique, où cette plante est fréquente (voir cet article du blog précédent). Ce génome est désormais bien connu.

La recherche a démontré qu’à l’intérieur d’un même seul clone (une tache de zostère avec un seul rhizome) le polymorphisme génétique est déjà important. L’expérience ci-dessous a consisté à séquencer 24 morceaux de rhizomes (« ramets ») du transect d’un herbier de zostères. Les 24 génomes montraient des différences substantielles (des SNP), mais très peu fréquentes, au point que le professeur parle de mosaïque. Les différents génomes peuvent être représentés sur un arbre génétique.

À noter qu’une telle diversité (mosaïque de petites variations de faible fréquence) a également été trouvée dans les différentes branches terminales d’un chêne. Un arbre peut être considéré comme une colonie ou… un arbre génétique à lui seul. Les taches/clones de zostères sont comparables à des arbres en 2D… Cependant les mutations des zostères semblent être 100 fois plus rapides que celles des chênes : une tache de zostères d’1 an présente autant de variations qu’un chêne de 100 ans…

Du fait du développement en arborescence, les mutations qui aboutissent à des variants (les mutations qui se fixent) vont concerner des branches particulières (de l’arbre, ou de l’herbier dans le cas des zostères)

Dans les conclusions/perspectives de ses recherches, le professeur donne une comparaison intéressante de l’évolution dans la reproduction sexuée et asexuée (clonage) : dans la reproduction asexuée, les innovations intéressantes (mutations qui s’imposeront à la totalité de la population à terme) apparaîtront forcément de manière séquentielle. Néanmoins, par des expériences sur des levures, on n’a pas constaté que les mutations apparaissent plus lentement par reproduction sexuée ou non.

Également, la propagation d’un variant dans une plante est proche de ce qu’on peut observer à l’intérieur d’un corps, lorsqu’un cancer se développe. Les cellules cancéreuses sont des clones portant une mutation « positive » (au sens où elles se multiplient plus vite que les autres). Un chercheur a pu montrer qu’une telle mutation apparaît comme une bosse dans le diagramme des fréquences. Un programme de recherche commun a été monté.

Ainsi, la présentation se termine en disant que pour les plantes, repérer les variants consistera sans doute à repérer les bosses dans les diagrammes de fréquence, même si le développement du méristème (l’extrémité d’une branche ou d’un rhizome d’où il se propage, éventuellement en se ramifiant) n’est pas le fait d’une seule cellule, ce qui complique un peu le problème.

Le GIPREB a parfois fait séquencer le génome des zostères de l’étang, notamment pour savoir si nos zostères étaient très différentes de celles des herbiers voisins (Carteau, Thau ou autres…) ou simplement pour interroger leur diversité interne (une diversité de génome étant supposée mener à plus de résilience pour l’ensemble de l’herbier). De mémoire, les zostères (naines) de Berre, encore rares, étaient des variants particuliers et de faible diversité génétique.
Les conditions de l’étang sont-elles si particulières qu’elles sélectionneront des variants particuliers ? On le saura si un jour un programme de recherche s’y intéresse.

Rajout du 24 février : suite au commentaire de B Roux, j’ai recherché et retrouvé une trace de la caractérisation des zostères de Berre. Elle a fait l’objet d’une présentation au colloque lagun’R de 2011 (voir les 2 vidéos, en anglais, ci-dessous) et donc la caractérisation est antérieure. Elle ne concernait que les deux herbiers reliques de l’embouchure de l’Arc et de la pointe de Berre.

4 commentaires

  1. Mille mercis pour ces dossiers riches et passionnants : espérons pour notre etang une grande étude Une petite remarque : il manque un s à « le seuls » paragraphe 2 Biz à plus

    Olivier Quintane

    >

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  2. Bonjour Pascal,
    Merci beaucoup pour ton blog sur l’histoire des zostères de l’étang de Berre. Ces questions de variants sont intéressantes. Concernant le séquençage que tu évoques à la fin de ton blog, je me souviens qu’un travail intéressant avait été réalisé il y a près de 10 ans par une équipe italienne, avec Bernard Guillaume. je vais essayer de retrouver des traces de ce travail. Sinon, il faudrait contacter Bernard Guillaume via le GIPREB Cordialement, Bernard

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    • Bonjour Bernard,
      Le scientifique italien s’appelle Gabriele Proccaci. Il est intervenu dans le colloque Lagun’R de 2011. Son intervention a été filmée. Je rajoute ses vidéos à mon article.
      Merci de ce rappel.

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  3. Cher Pascal, Ton article sur les zostères est très intéressant. S’agissant des études de séquençage, je t’adresse ci-joint deux fichiers que j’ai retrouvés dans mes archives et qui pourraient t’intéresser. Ils concernent les travaux de Gabriele Procaccini de la Station Zoologique de Naples (gpro@szn.it) entre 2010 et 2014. Ces travaux ont été menés avec Guillaume BERNARD (GIPREB). Je t’adresse également un rapport GIPREB plus ancien (mars 2008) qui comporte un chapitre important consacré à la transplantation de zostères (à  partir de la page 39). Cordialement, Bernard

    PS. J’ai vu ton échange de mails avec Grillas; je t’en remercie. J’y répondrai dès que possible. Nous avons beaucoup de travail en ce moment avec Lena (dynamique sédimentaire dans le canal du Rove).

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