Les plantes que nous cultivons pour l'usage humain ont toutes subi un processus de domestication au fil du temps à partir d'espèces sauvages. Au cours de ce processus, nous, humains, sélectionnons des caractéristiques que nous apprécions, comme des fruits plus gros. Mais en effectuant ces sélections à nos propres fins, nous entraînons nécessairement une réduction de la diversité génétique des espèces cultivées par rapport à leurs parents sauvages. Malheureusement, cette réduction peut inclure des gènes d'immunité végétale, ce qui rend la plante affectée moins capable de se défendre contre les maladies que sa parente sauvage. Au final, cela a un impact négatif sur la santé des cultures et les rendements agricoles.
Les scientifiques s'intéressent donc vivement à la compréhension de l'impact de la domestication sur le répertoire génétique des récepteurs immunitaires des plantes et souhaitent appliquer leurs connaissances des gènes sauvages aux programmes de sélection visant à renforcer l'immunité des cultures. Une étude récente de Bourne et al., publiée dans la revue Biologie et évolution du génome a ont comparé les gènes d'immunité d'un ensemble diversifié de plantes cultivées et de leurs parents sauvages pour obtenir un aperçu général de la manière dont la domestication affecte l’immunité des cultures.
« Nous avons analysé les répertoires de gènes des récepteurs immunitaires de 15 espèces de cultures domestiquées et de leurs parents sauvages, représentant neuf familles de plantes », écrivent Bourne et al.
Les résultats montrent que cinq cultures, à savoir le raisin, la mandarine, le riz, l'orge et le sarson jaune (graine de moutarde), présentent un répertoire de gènes de récepteurs immunitaires réduit par rapport à leurs parents sauvages, mais que le taux de perte de gènes d'immunité est similaire au taux de base de perte de gènes pour tous les gènes. De plus, il existe une association positive entre la durée de domestication et la perte de gènes d'immunité.
« Ensemble, ces résultats suggèrent que la domestication impose une pression cumulative subtile, cohérente avec une sélection relâchée plutôt qu’avec un fort effet de coût de résistance », écrivent Bourne et al., ce qui signifie que les gènes de réponse immunitaire sont lentement perdus au fil du temps.
L'étude de Bourne a examiné deux types différents de gènes récepteurs immunitaires qui reconnaissent les agents pathogènes : les récepteurs de reconnaissance des agents pathogènes (PRR), situés à la surface cellulaire, et les récepteurs de répétitions riches en leucine (NLR), situés à l'intérieur de la cellule. Bourne et al. n'ont constaté aucune différence significative dans les PRR, mais les NLR du raisin (Vitis vinifera subsp. vinifera [Vitaceae]) et la mandarine (Agrumes réticulés [Rutaceae]) présentaient des réductions significatives par rapport à leurs homologues sauvages. Si l'on considère l'ensemble du répertoire des gènes des récepteurs immunitaires, le riz (Oryza sativa [Poacées]), orge (Hordeum vulgare [Poaceae]) et la moutarde jaune (rasage des crucifères var. sarson jaune [Brassicaceae]) ont également été considérablement réduits.
Bourne et al. ont ensuite calculé le taux de perte génétique parmi les gènes des récepteurs immunitaires par rapport aux pertes à l'échelle du génome dans les cultures par rapport à leurs espèces sauvages. Aucune différence n'a été constatée.
Enfin, des variables explicatives potentielles ont été testées statistiquement afin de déterminer si elles pouvaient expliquer la perte de gènes. Bourne et al. ont constaté que le temps écoulé depuis la domestication présentait une corrélation positive significative avec la perte de gènes des récepteurs immunitaires. Les autres facteurs n'avaient aucun effet.
En conséquence, Bourne et al. concluent que « puisque de nombreuses cultures ne sont pas affectées, cela suggère que la sélection à l'échelle du répertoire contre les gènes des récepteurs immunitaires est faible, ce qui contredit l'hypothèse du « coût de la résistance » », qui stipule que les plantes pourraient se débarrasser des gènes liés à l'immunité parce qu'ils sont métaboliquement coûteux (c'est-à-dire qu'ils nécessitent beaucoup d'énergie pour se maintenir) face à la sélection humaine pour une biomasse accrue (par exemple, des graines plus grosses, des fruits plus gros, des feuilles, des tiges, etc.).
« Il est remarquable de constater que, malgré l'histoire hétérogène de la domestication des cultures, une tendance notable persiste : la corrélation positive entre la perte de gènes des récepteurs immunitaires et le temps écoulé depuis la domestication », écrivent Bourne et al. « Nos résultats apportent de nouvelles perspectives sur l'impact de la domestication sur l'immunité des plantes, avec des implications pour l'amélioration de la résistance des cultures grâce à des stratégies de sélection. »
LIRE L'ARTICLE
Bourne, N., Walker-Hale, N., Dunning, L. et Chomicki, G. (2025) « La domestication réduit les répertoires de gènes des récepteurs immunitaires des plantes à travers les lignées », Biologie du génome et évolution, 17(8). Disponible à l'adresse : https://doi.org/10.1093/gbe/evaf147 (GRATUIT)
Image de couverture: Vitis vinifera ssp. vinifera by Petzenbär / iNaturalist, CC-BY-NC
