Imagerie et modélisation de la croissance et de la plasticité des ovules chez les plantes – IMAGO

La reproduction clonale par l’intermédiaire de graines, ou apomixie, est un phénomène que l’on rencontre chez certaines plantes supérieures. L’apomixie représente un potentiel énorme pour la sécurité´ alimentaire et l’agriculture durable. Développer des variétés de plantes d'intérêt agronomique se reproduisant par apomixie révolutionnerait les pratiques de sélection variétale et production de graines. L’apomixie permettrait la fixation aisée de génotypes et traits hybrides, et notamment la vigueur hybride. Cette forme de reproduction existe naturellement dans de nombreuses familles de plantes, mais pas chez les espèces cultivées. De ce fait, un large effort anime une communauté internationale de laboratoires académiques et privés pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène.
Le premier évènement différenciant la reproduction sexuée (non clonale) de l’apomixie a lieu au sein de l’organe reproducteur femelle, l’ovule, où une cellule unique transite d’une identité´ cellulaire somatique vers une identité´ germinale. La différenciation de cette cellule germinale a lieu de façon contemporaine avec la croissance et le patterning du primordia d’ovule.
Des données récentes, obtenues entre autres par les coordinateurs de ce projet, suggèrent que des perturbations de la croissance et des divisions cellulaires de l’ovule chez les plantes sexuées sont associées a` un développement similaire aux ovules de certaines plantes apomictiques. Cependant, la relation fonctionnelle entre la morphogenèse précoce de l’ovule et la transition vers l’identité germinale restent largement inexplorée, au même titre que la plasticité existant entre développement reproducteur sexué et apomictique. L’émergence de techniques d’imagerie non invasive, a` haute résolution et en trois dimensions, en parallèle aux outils de modélisation, et combinés à des approches fonctionnelles génétiques et pharmacologiques, permettent collectivement aujourd’hui d’aborder a` ces questions.

Le but du projet IMAGO est de construire un cadre de référence visant a` élucider les règles de développement de la croissance de l’ovule, et déterminer de quelle façon cette géométrie contribue a` l’établissement du devenir germinal dans l’ovule. L’ovule est un objet biologique relativement simple, particulièrement adapté à la modélisation, permettant de mathématiser différentes hypothèses de croissance, en 2D ou 3D et au cours du temps. Ces hypothèses seront ensuite testées fonctionnellement grâce aux outils génétiques disponibles chez l’espèce modèle étudiée Arabidopsis. La généricité des résultats obtenus sera testée chez une céréale cultivée sexuée, le maïs ; et un modèle de graminée apomictique, Paspalum. Le projet IMAGO, réunissant biologistes de la reproduction et modélisateurs, vise a` produire des connaissances et outils pluridisciplinaires pour comprendre la plasticité´ du développement apomictique et transférer cette capacité´ aux espèces cultivées.