Avez-vous déjà entendu parler des banques de gènes ? Ce sont des collections inestimables d’échantillons de cultures provenant du monde entier. Certaines banques de gènes se concentrent sur une culture particulière, comme les bananes cultivées in vitro, tandis que d’autres peuvent se spécialiser dans les semences ou une méthode spécifique de conservation des spécimens, que ce soit sur le terrain ou en laboratoire. in vitro.

Ces organisations se consacrent à la conservation à long terme de la diversité des cultures pour les générations futures, tout en assurant l'accessibilité à la génération actuelle.Autrement dit, ces collections ne se contentent pas de stocker du matériel végétal en lieu sûr, mais permettent aux chercheurs, aux sélectionneurs et aux défenseurs de l'environnement de le trouver, de le demander et de l'utiliser. Elles recèlent de nombreuses réponses et soulèvent également des questions concernant la conservation de la biodiversité agricole, la sélection végétale, la sécurité alimentaire mondiale et bien d'autres domaines. 

Il y a presque 900 banques de gènes dans le monde abritent environ 5.9 millions de collections individuelles (ou accessions)., avec plus de 2 millions d'accessions conservées rien qu'en Europe.

Ces véritables coffres à trésors sont des ressources inestimables qui nécessitent un travail et des ressources constants pour être constitués, entretenus et exploités. Outre les échantillons physiques de plantes, les banques de gènes doivent également compiler, nettoyer et gérer les données associées à chaque spécimen afin de pouvoir les analyser en profondeur. Ces données incluent désormais des données « multi-omiques » de plus en plus riches : informations issues de la génomique, de la phénomique, de la métabolomique et d’autres approches permettant de décrire les gènes, les caractères et la composition biochimique d’une plante. Lier ces données aux spécimens des banques de gènes peut considérablement accroître leur valeur pour la recherche et l’amélioration des plantes, mais cela soulève également de nouveaux défis en matière de gestion, de normalisation et d’utilisation à long terme des données.

Si vous avez déjà acheté une plante en jardinerie, vous avez peut-être remarqué une étiquette, un code-barres ou un code d'identification botanique qui l'accompagnait. Ces informations permettent d'identifier la plante et sa provenance. Dans les banques de gènes, les « données d'identification » jouent un rôle similaire, mais à une échelle beaucoup plus vaste : chaque accession doit faire l'objet d'un enregistrement fiable de son identité, de son origine, de son historique de collecte et de sa disponibilité avant de pouvoir être trouvée, partagée et utilisée.

Pour notre numéro spécial sur la botanique numérique, Botany One a interviewé Dr Stephan Weise, qui coordonne le Catalogue européen de recherche des ressources phytogénétiques (EURISCO), un système d'information qui fournit des données pour des millions d'acquisitions provenant de plus de 400 instituts à travers l'Europe.

Pourriez-vous présenter brièvement votre parcours et votre rôle actuel dans la gestion des données des banques de gènes et dans la coordination d'EURISCO ?

Je dirige le groupe de recherche sur la documentation des banques de gènes à l'Institut Leibniz de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK). Notre institut gère le Centre fédéral allemand de recherche sur les banques de gènes (Genbank Documentation Group). ex-situ Banque de gènes pour les cultures agricoles et horticoles. Ma formation initiale est en informatique. J'ai étudié l'informatique de gestion et obtenu un doctorat en bioinformatique intégrative. Ma thèse portait principalement sur l'intégration et la qualité des données en sciences de la vie. Ces sujets sont depuis devenus essentiels dans mon travail quotidien. 

En 2014, j'ai eu l'opportunité unique de coordonner le Catalogue européen de recherche sur les ressources phytogénétiques (EURISCO) pour le compte du Programme coopératif européen pour les ressources phytogénétiques (ECPGREURISCO est un système d'information agrégateur qui fournit un point d'entrée central pour les informations sur les accessions de ressources phytogénétiques (RPG) détenues dans plus de 450 instituts européens, ainsi que dans plusieurs pays voisins. 

Cela implique de rassembler données de passeport et, dans une certaine mesure, des observations phénotypiques [caractères observables, tels que la hauteur des plantes, la couleur des graines ou la résistance aux maladies] provenant de plus de deux millions ex situ accessions et sur place Les populations d'espèces sauvages apparentées aux cultures (ESAC) proviennent de 43 pays et sont régulièrement mises à jour en collaboration avec des collègues très impliqués dans chaque pays. La taille des collections varie de quelques centaines à plus de cent mille échantillons. De manière générale, EURISCO offre un aperçu important du matériel végétal disponible à des fins de recherche et d'amélioration variétale.

De votre point de vue, quels sont actuellement les principaux goulots d'étranglement tout au long du processus allant de la collecte du matériel génétique sur le terrain et de l'étiquetage initial à l'enregistrement, à la conservation des données de passeport et de caractérisation, à la documentation des permis, à la création du premier enregistrement numérique, aboutissant finalement à l'inclusion des données dans EURISCO ?

Plus les données disponibles sont nombreuses et de qualité, meilleures sont les ressources phytogénétiques qu'elles décrivent et qui peuvent être utilisées pour la recherche et la sélection. Cependant, compte tenu des ressources humaines et temporelles déjà limitées dans de nombreuses institutions, le traitement des données est souvent relégué au second plan. Du point de vue du gestionnaire de données, cela signifie que les données de passeport et les données phénotypiques sont souvent indisponibles dans la mesure souhaitable. En particulier, la compilation et la gestion des données phénotypiques sont généralement très laborieuses. Cela a naturellement un impact sur les données disponibles dans EURISCO.

C’est là que les données des banques de gènes révèlent toute leur puissance et leur complexité. Un seul enregistrement peut nous renseigner sur une accession de culture, son origine et son comportement. Mais pour comparer les enregistrements de centaines d’institutions, les données doivent être complètes, exactes, à jour et enregistrées dans un format interprétable par d’autres systèmes. Quels sont les principaux défis et les ambitions futures liés à l’intégration de jeux de données aussi divers dans une base de données centrale comme EURISCO ? Comment améliorer la qualité et la large disponibilité des données d’accession, tout en préservant leur standardisation et leur interopérabilité ?

Les défis consistent notamment à combler les lacunes de données concernant les collections non encore répertoriées dans EURISCO, ainsi qu'à améliorer la qualité des données fournies. La qualité des données englobe des aspects tels que l'exhaustivité, l'exactitude et l'actualité. Mon équipe travaille actuellement à la définition d'un cadre de métriques qui nous permettra d'identifier les problèmes de qualité plus rapidement et plus exhaustivement qu'auparavant, et ainsi d'améliorer progressivement la qualité des données de manière ciblée.

Un autre défi majeur réside dans la comparabilité des données. Dans le domaine des données de passeport, des normes sont établies et largement acceptées. En revanche, pour les données phénotypiques, bien que des formats d'échange existent, aucune norme largement adoptée ne régit leur collecte, y compris celle des métadonnées. Malgré la grande variété de propositions et de recommandations spécifiques aux cultures, celles-ci ont très souvent été adaptées aux besoins particuliers de chaque banque de gènes. Ceci limite la comparabilité des données et, de surcroît, rend leur présentation aux utilisateurs du système dans un format clair et attrayant. À l'avenir, il sera essentiel de redoubler d'efforts pour sensibiliser les expérimentateurs et les fournisseurs de données et les inciter à suivre plus scrupuleusement les recommandations existantes. Parallèlement, il convient d'envisager de nouvelles méthodes pour relier les données existantes entre elles, malgré les difficultés que cela implique. Ceci contribuerait également à garantir que les données relatives aux ressources phytogénétiques (RPG) soient plus conformes aux principes FAIR (Faciles à trouver, Accessibles, Interopérables et Réutilisables).

L'avenir des banques de gènes ne se limite pas au stockage de semences ou de matériel végétal. Il s'agit de plus en plus de connecter ces ressources physiques à des couches numériques d'information : données génétiques, données sur les caractères, images, observations, provenance, disponibilité et outils d'analyse. un article récent que vous avez écrit Concernant l'histoire et la mission de la Banque de gènes ex situ fédérale allemande, vous décrivez sa transition vers un « centre de ressources bio-numériques ». Pourriez-vous développer ce concept et ses implications pratiques et stratégiques ?

Il y a quelques années, l'IPK a décidé de transformer progressivement sa banque de gènes en un centre de ressources bio-numériques. Concrètement, cela signifie transformer la banque de gènes en une infrastructure scientifique et technique intégrée où le matériel biologique (semences, tissus, échantillons d'ADN, etc.) est étroitement lié à une architecture de données numériques complète. Mon groupe de recherche contribue à ce projet. 

Il s'agit d'améliorer la qualité des données existantes en les organisant de manière exhaustive et en les enrichissant d'informations complémentaires. Par ailleurs, les données issues d'autres domaines, telles que les données de génotypage, sont de plus en plus exploitées et intégrées aux données traditionnelles des banques de gènes. Des outils de visualisation et d'analyse de ces données intégrées sont également en cours de développement. L'ensemble de ces efforts vise à décrire toujours plus efficacement les ressources phytogénétiques, afin d'optimiser leur utilisation à des fins de recherche et de sélection.

Existe-t-il des projets visant à renforcer les liens entre les données des banques de gènes et les informations produites par d'autres types de collections végétales, comme les serres in situ, les collections de terrain, les herbiers et les banques de semences pour la conservation et la restauration ? Quelles seraient les conditions techniques et institutionnelles nécessaires pour rendre une telle intégration possible ?

Dans le cadre du CPGR, par exemple, des travaux ont été entrepris il y a quelques années pour étendre le système d'agrégation EURISCO afin que, outre les données provenant de ex situ collections, il peut désormais également documenter les matériaux conservés comme sur place Les populations d'espèces sauvages apparentées aux cultures (ESAC). Cette approche peut être étendue à d'autres types de conservation. D'un point de vue informatique, elle est réalisable moyennant un effort raisonnable. Il en va de même pour la mise en relation des informations issues de différents domaines. Un défi majeur réside cependant dans l'utilisation cohérente d'identifiants uniques (des étiquettes numériques stables permettant aux enregistrements de différents systèmes de se référer à la même accession), sans lesquels l'intégration et la mise en relation sont impossibles. Des solutions techniques existent à cet égard, telles que : DOI Les ressources phytogénétiques sont essentielles ; malheureusement, elles ne sont souvent pas encore exploitées à l’échelle mondiale comme il le faudrait. De plus, les principaux réseaux de conservation sont naturellement sollicités ; ils doivent être prêts à collecter et à fournir les données nécessaires.

Merci, Stephan, pour cette discussion enrichissante et pour avoir partagé vos réflexions sur l'avenir des banques de gènes et de leurs données ! La conservation et le partage de ces collections de plantes cultivées, ainsi que d'un maximum de données de haute qualité pour chaque accession, sont essentiels pour offrir de la diversité aux chercheurs, aux agriculteurs et aux sélectionneurs, et finalement aux consommateurs, afin de construire un système agricole plus durable et productif. EURISCO et ses efforts d'intégration des données issues des banques de gènes, des populations de plantes sauvages et des caractérisations phénotypiques constituent assurément un grand pas en avant dans cette direction.

Les banques de gènes sont souvent décrites comme des coffres aux trésors de diversité végétale, mais cet entretien montre que ce trésor n'est utile que si l'on parvient à le trouver, à le comprendre et à le relier à d'autres informations. Cette petite plante, cachée dans un coin, pourrait-elle contribuer à la création d'une culture plus résistante ? Possède-t-elle des caractéristiques utiles pour la résistance à la sécheresse et aux maladies ou pour la nutrition ? Est-elle déjà bien documentée, ou attend-elle encore les données nécessaires pour être exploitable ?

C’est pourquoi des bases de données comme EURISCO sont si importantes. Elles permettent de transformer des millions d’accessions de plantes conservées en ressources que les chercheurs, les sélectionneurs et les défenseurs de l’environnement peuvent consulter, comparer et utiliser. Elles révèlent aussi la complexité de la botanique numérique : le défi ne consiste pas seulement à stocker le matériel végétal, mais aussi à le décrire avec suffisamment de précision pour qu’une autre personne, quelque part, puisse comprendre de quoi il s’agit et en quoi il est important.

Donc, si vous avez quelques minutes, Essayez d'explorer EURISCO par vous-mêmeRecherchez une culture que vous consommez fréquemment, comme le riz, le blé, les pommes de terre ou les haricots. Consultez le nombre d'accessions conservées, leur provenance et les informations disponibles. Ces tableaux et registres peuvent paraître simples au premier abord, mais ils représentent un vaste effort international visant à rendre la diversité des cultures accessible et à préserver les perspectives d'avenir pour l'agriculture, la sécurité alimentaire et la biologie végétale.

LIRE LA SUITE:

Weise S, Blattner FR, Börner A, et al.. 2025. La banque de gènes ex situ fédérale allemande pour les cultures agricoles et horticoles – Conservation, exploitation et étapes vers un centre de ressources bio-numériques. Ressources génétiques: 91-105. https://doi.org/10.46265/genresj.gydy5145

Écrivain invité

Filippo Guzzon est un biologiste végétal spécialisé en biologie des semences et en gestion des banques de gènes, avec un intérêt particulier pour l'ethnobotanique. Il a collaboré avec différentes organisations en Europe, en Amérique latine et dans le Pacifique Sud, et travaille actuellement à la Banque de semences du Millénaire des Jardins botaniques royaux de Kew (Royaume-Uni).

Traduction espagnole par Filippo Guzzon.

Photo de couverture par Institut IPK Leibniz / A Kartsen.

Mis à jour le 24 juin.

Titre à Comment suivre 2 millions d'accessions de cultures les collections, car il s'agit de 2 millions d'acquisitions provenant de 400 collections.