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Brachypodium distachyon, une petite plante qui monte

Proche cousine des céréales mais aussi de la canne à sucre, Brachypodium distachyon a livré récemment les secrets de son génome grâce à un consortium international auquel participe l’Inra. La connaissance de ce génome, la disponibilité d’outils génomiques et la constitution de ressources ont rapidement hissé B. distachyon au rang de plante modèle et ouvert des perspectives scientifiques majeures autour d’enjeux essentiels comme l’alimentation et l’énergie.

Culture de brachypodium en godet (serre de Biologie cellulaire de versailles).. © Inra, MAITRE Christophe
Mis à jour le 18/11/2015
Publié le 18/10/2011

Les céréales (blé, maïs, riz, sorgho…) et autres plantes (canne à sucre, miscanthus, switchgrass…) de la famille des Poacées (anciennement Graminées) fournissent  à l’échelle mondiale l’essentiel de la nutrition et sont en passe de devenir les principales sources d’énergie renouvelables. Au sein de cette famille, Brachypodium distachyon sous ses airs d’herbe sauvage mobilise de façon grandissante l’intérêt des scientifiques de l'Inra de Versailles-Grignon et de leurs homologues français et étrangers.

Brachypodium distachyon, sésame pour l’étude des génomes complexes 

Le génome de B. distachyon, publié en 2010 par un consortium scientifique international dont l’Inra est membre, est l’un des plus petits génomes de plantes herbacées (270 Mégabases ou Mb), voisin de celui du riz (400 Mb) ou du sorgho (800 Mb). Par contre, il est bien loin de la taille et de la complexité de celui de ses proches parents des zones tempérées, le blé (16 000 Mb) et le maïs (5 000 Mb).
L’analyse du génome de très haute qualité de B. distachyon a permis d’en décrypter les quelques 25 000 gènes. Ils partagent une grande similitude avec ceux du riz et du sorgho, témoignant ainsi de l’origine commune récente de ces trois plantes. Plus encore, B. distachyon serait issu comme le riz, le sorgho, le blé et le maïs d’un ancêtre commun à cinq chromosomes, à partir duquel les génomes de ces plantes ont évolué.
Ces résultats positionnent B. distachyon comme un élément clé de l’analyse des génomes complexes des céréales des zones tempérées qui nous sont familières (blé, orge…).

Des ressources génomiques pour répondre à des questions essentielles 

Le séquençage et l’analyse du génome de B. distachyon ont permis aux chercheurs de l’Institut Jean-Pierre Bourgin de l’Inra de Versailles-Grignon, et plus largement à la communauté scientifique, de développer des outils de génomique et des ressources. Ces avancées ont bénéficié de la petite taille (20 à 30 cm) et du cycle de vie court (10 semaines) de B. distachyon. Celui-ci se satisfait par ailleurs de conditions de cultures simples qui en facilitent la production en serre.
S’est ainsi rapidement constituée au sein de l’Institut Jean-Pierre Bourgin, une importante collection de mutants (10 000) et de variants naturels (180) en provenance de lieux divers puisque que  B. distachyon, originaire d’Orient, est présente dans le sud de la France et largement répandue dans le bassin méditerranéen. Cette collection constitue le Centre de ressources génomiques Brachypodium distachyon accessible à la communauté scientifique internationale.
L’exploration de la diversité génétique de B. distachyon, naturelle ou issue des travaux de la génétique, a révélé une grande variabilité. Elle suscite aujourd’hui de nombreux travaux autour de la biologie de la reproduction (morphologie des fleurs, qualité et quantité des graines), la biologie structurale (structure de la paroi et biomasse), l’influence de facteurs physico-chimiques sur le développement (disponibilité en eau et en nutriments) et la sensibilité à des agents pathogènes qui affectent les céréales.
Finalement, le séquençage et l’analyse du génome de B. distachyon et le développement simultané d’outils et de ressources ont été des éléments déterminants à l’origine de son statut de plante modèle. Membre d’une famille de plantes d’importance économique notoire, B. distachyon est ainsi au cœur d’enjeux scientifiques et sociétaux forts, portés par l’Institut Jean-Pierre Bourgin, l'Inra de Versailles-Grignon et la communauté scientifique en matière d’approvisionnement durable en alimentation et en énergie.
C’est dans ce contexte que se tiendra du 19 au 21 octobre 2011 à l’Inra Versailles-Grignon, organisé notamment par l’Institut Jean-Pierre Bourgin, le premier colloque européen consacré à Brachypodium distachyon.

Références

The international Brachypodium initiative. 2010. Genome sequencing and analysis of the model grass Brachypodium distachyon. Nature 463:763.

Rkljacic et al. 2011. Brachypodium as a model for the grasses: Today and the future. Plant Physiology 157: 3.

First European Brachypodium workshop, 19-21 octobre 2011, Versailles (78).
https://colloque.Inra.fr/1st_european_brachypodium_workshop