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Le génome de la canne à sucre enfin déchiffré

Récolte de la canne à sucre dans une plantation, à Rose-Belle, à 30 kilomètres au sud-est de Port-Louis, sur l’île Maurice.

Elle restait la seule grande plante cultivée dont le génome nous demeurait impénétrable. Pourtant, la canne à sucre, graminée tropicale qui assure aujourd’hui 80 % de la production mondiale de sucre, est la culture la plus récoltée au monde, en biomasse. C’est dans sa fameuse canne, une tige rigide mais pleine, haute de 2,50 à 6 mètres, que cette herbe géante stocke le saccharose, qui représente jusqu’à 16 % du poids de la tige.

Le grand livre de son ADN, il est vrai, était d’une redoutable complexité. Ecrit en 114 chapitres, pour ses 114 chromosomes, il est en réalité constitué de dix chromosomes, copiés chacun en onze à treize exemplaires… loin d’être tous exactement semblables. De quoi rendre inextricable cette longue pelote d’ADN.

Une équipe internationale a relevé le défi. Au terme de cinq années de travail, mobilisant trente-cinq scientifiques de quatre pays, les chercheurs ont déchiffré la totalité du génome d’une variété de canne à sucre, la R 570, actuellement cultivée à La Réunion, à l’île Maurice, sur le continent africain et aux Antilles françaises. Un travail publié le 28 mars dans la revue Nature, qui vient parachever une première version de ce manuscrit, édité en 2018 par le Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad), mais en dix chapitres seulement – pour les dix chromosomes, sans faire le distinguo entre leurs copies.

Cet exploit résulte de la « combinaison de plusieurs approches », explique Angélique D’Hont, du Cirad de Montpellier, coautrice. Première astuce, les chercheurs ont isolé chacun des chromosomes de la plante par la technique de cytométrie en flux. En clair, les chromosomes passent un à un devant un faisceau laser qui mesure la lumière qu’ils diffractent et la fluorescence qu’ils émettent, puis qui les trie selon ces deux critères. Deuxième finesse, le recours à la lecture de longs fragments d’ADN, une méthode récente qui facilite la mise en ordre des fragments très semblables, issus du découpage de l’ADN. Enfin, l’équipe a aussi séquencé l’ADN des descendants de cette variété de canne. « En analysant comment certaines séquences d’ADN se répartissent entre les descendants, nous pouvons poser des jalons sur les chromosomes, soit autant de repères », indique Mme D’Hont.

Trois fois plus de lettres que le génome humain

Les 8,7 milliards de lettres de l’ADN de la canne à sucre – soit vingt fois plus que le génome du riz et trois fois plus que celui de l’homme – ont ainsi été lues dans l’un des plus grands centres de séquençage au monde, le Joint Genome Institute, à Berkeley (Californie). Les chromosomes ont été isolés par des équipes australiennes et tchécoslovaque. Et les données, interprétées avec les chercheurs du Cirad.

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