Dans le règne animal, la différenciation des sexes repose généralement sur les chromosomes sexuels, apparus il y a très longtemps. Chez les plantes, c'est plus complexe. Si la plupart des plantes possèdent des fleurs bisexuées, c'est-à-dire présentant des organes reproducteurs mâles et femelles, environ 10 % des espèces végétales ont des fleurs unisexuées, strictement mâles ou femelles. Dans ce cas, les fleurs des deux sexes peuvent se trouver sur une même plante (monoécie ; maïs, concombre) ou sur des individus différents (dioécie ; asperge, épinard).
Encore plus rares, représentant moins de 100 espèces d'angiospermes dioïques réparties en 30 genres, les plantes dépendent des chromosomes sexuels pour déterminer l'anatomie mâle et femelle. Ces chromosomes sexuels contiennent des gènes essentiels impliqués dans le développement sexuel des fleurs. Et, comme chez les animaux, la recombinaison entre les chromosomes mâles et femelles est inhibée.
La famille des palmiers (Arecaceae) est particulièrement intéressante à cet égard : environ 80 % des espèces de palmiers ont des fleurs unisexuées, contre seulement 10 % des espèces de toutes les angiospermes. Environ la moitié de ces espèces sont monoïques, 30 % sont dioïques et le reste présente des variations intermédiaires ou autres, notamment au niveau des chromosomes sexuels. C’est pourquoi une nouvelle étude menée par Annals of Botany a utilisé deux espèces de palmiers très éloignées l'une de l'autre comme système modèle pour éclairer le développement de l'unisexualité chez les plantes.
« La manière dont les gènes déterminant le sexe pourraient donner lieu à l’initiation et à l’extension de régions non recombinantes typiques des chromosomes sexuels reste une question ouverte », écrivent Tessarotto et al.
L'une des espèces connues pour posséder des chromosomes sexuels est le palmier dattier (Phoenix dactyliferaTessarotto et al. se sont demandés si les séquences d'ADN du palmier dattier pouvaient être utilisées pour identifier d'autres espèces de palmiers possédant des chromosomes sexuels et ont constaté que c'était possible. Ils ont trouvé des chromosomes sexuels chez le palmier à dos blanc (Kerriodoxa elegans), un parent éloigné du palmier dattier. Le palmier à dos blanc représente donc un nouvel ajout à cette forme rare de détermination du sexe et un exemple fascinant d'évolution convergente.
« Nous montrons que K. elegans [palmier à dos blanc] et P. dactylifera « Le palmier dattier, deux espèces de palmiers ayant divergé il y a environ 66 millions d’années, possèdent des régions XY liées au sexe similaires », écrivent Tessarotto et al. « Une telle évolution convergente semble unique parmi les chromosomes sexuels végétaux connus. »
Pour déterminer si le palmier à dos blanc possède des chromosomes sexuels, Tessarotto et al. ont extrait l'ADN des feuilles de plants mâles et femelles des espèces de palmier dattier et de palmier à dos blanc. L'ADN a été séquencé et comparé à des bases de données publiques de palmiers mâles et femelles afin d'identifier les gènes liés au sexe.
En comparant l'ADN des espèces de palmiers, Tessarotto et al. ont pu conclure que les chromosomes sexuels des deux espèces ont évolué indépendamment il y a entre 10 et 40 millions d'années dans un cas d'évolution convergente qui a coopté la même région de l'ADN.
« Nos conclusions soulèvent la question de savoir si la région que nous avons identifiée dans P. dactylifera et K. elegans « Cela pourrait avoir donné naissance aux chromosomes sexuels chez d’autres espèces de palmiers », écrivent Tessarotto et al. « Il semble très improbable qu’une seule région de 3 Mb [d’ADN] ait développé la suppression de la recombinaison à deux reprises par simple hasard. »
La capacité à identifier les gènes liés au sexe a des implications agronomiques.
« Étant donné l’importance de plusieurs espèces de palmiers en tant que cultures vitales, où seules les femelles produisent des fruits et des graines, ces gènes pourraient être utilisés pour développer des marqueurs génétiques sexuels permettant une sélection précoce des plantes femelles à haute valeur ajoutée, évitant ainsi d’avoir à attendre que le phénotype sexuel devienne apparent, ce qui peut prendre jusqu’à 15 ans », écrivent Tessarotto et al.
Les marqueurs génétiques du sexe permettraient également une sélection plus rapide des variétés de dattes résistantes aux changements climatiques et à d'autres facteurs environnementaux.
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Tessarotto, H., Beulé, T., Cherif, E., Orjuela, J., Farhat, P., Lindström, A., Lemansour, A., Santoni, S., Käfer, J. et Aberlenc, F. (2025) « Evolution convergente des chromosomes sexuels chez deux espèces de palmiers, Phoenix dactylifera et Kerriodoxa elegans », Annals of Botany, (mcaf191). Disponible à : https://doi.org/10.1093/aob/mcaf191
Image de couverture: Kerriodoxa elegans en Indonésie par Jeanne Benioff / iNaturaliste. CC-BY-NC.
