L'origine du carpelle chez les angiospermes. – ORANGe

Ce projet de recherche s’adresse à une question centrale de la biologie de l’évolution, l’origine des plantes à fleurs, ou angiospermes. Ce groupe est apparu il y a environ 150 millions d’années et s’est rapidement diversifié pour générer à peu près de 400.000 espèces vivantes aujourd’hui. La structure clé des angiospermes est le carpelle, l’organe reproducteur femelle qui renferme les ovules. Nous combinerons des approches biologiques, biophysiques, phylogénétiques, et bioinformatiques pour aboutir à deux objectifs majeurs. Premièrement, nous visons à construire un modèle moléculaire du développement du carpelle chez les premières angiospermes, et deuxièmement, nous visons à identifier les changements moléculaires qui ont généré les premiers carpelles et ont donc conduit à l’apparition des plantes à fleurs. Notre approche initiale sera fondée sur les connaissances actuelles des régulateurs transcriptionnels et post-transcriptionnels qui contrôlent le développement du carpelle chez l’angiosperme modèle, Arabidopsis thaliana. Nous utiliserons des méthodes biophysiques et bioinformatiques afin d’analyser, au niveau du génome entier, la conservation des mécanismes transcriptionnelles et post-transcriptionnelles entre Arabidopsis et la sœur du reste des plantes à fleurs vivantes, Amborella trichopda, espèce dont le génome a été récemment séquencé. Ce travail, qui impliquera également une deuxième espèce d’angiospermes basale, Trithuria submersa, nous permettra d’élaborer un modèle moléculaire du développement du carpelle chez le dernier ancêtre commun des plantes à fleurs vivantes. Ce modèle correspondra au premier livrable majeur de notre projet. Puisque le carpelle est le précurseur du fruit, et puisque les fruits, y compris les grains des céréales, sont d’une importance capitale pour la nutrition de l’homme, nous attendons à ce que les connaissances fondamentales à acquérir au cours de ce projet aient à terme une grande importance stratégique. En élaborant un modèle du développement du carpelle chez les premiers angiospermes, nous définirons, en effet, le réseau génétique qu’a été modifié d’une multitude de manières différentes pour générer l’énorme biodiversité des carpelles et des fruits que l’on retrouve dans la nature. Nous poursuivrons notre deuxième objectif majeur, identifier les changements moléculaires responsables pour l’origine du carpelle, de deux manières complémentaires. Premièrement, nous effectuerons des études comparatives chez les gymnospermes, le groupe frère des angiospermes, dans le but de définir l’état du réseau des régulateurs du développement chez le dernier ancêtre des plantes à graines vivantes. Ce dernier a probablement vécu environ 150 millions d’années avant l’origine du carpelle. Deuxièmement, nous exploiterons une duplication du génome entier, qu’a eu lieu peu de temps avant l’origine du carpelle, pour reconstruire un nombre limité de protéines régulatrices ancestrales et identifier par la suite certaines des processus de néo-functionalisation qui auraient été responsables directement pour l’origine du carpelle. De par ces deux approches, nous attendons à aboutir à une explication moléculaire pour l’origine du carpelle, et ainsi contribuer à une compréhension de l’origine des plantes à fleurs. Cette question, qualifiée par Charles Darwin de « mystère abominable », attend toujours une réponse.