Le blé, au cœur des recherches de l'UR Génomique-info

L’UR Génomique-Info participe aux grands projets scientifiques internationaux concernant le blé

Parcelle de blé tendre d'hiver, variété Koreli. Brouessy. © WEBER Jean
Mis à jour le 16/09/2014
Publié le 12/09/2014

Première céréale cultivée au monde en termes de surfaces, le blé représente l’aliment de base de plus d’un tiers de la population mondiale. Le blé tendre (Triticum aestivum), qui constitue 95 % des surfaces cultivées et dont la farine sert à la fabrication du pain, est un organisme d'une grande complexité génétique. Son génome associe trois sous-génomes, contient 21 chromosomes, comprend environ 85 % d’éléments transposables, c’est-à-dire des séquences d’ADN mobiles répétées susceptibles de générer des mutations en se déplaçant, et compte plus de 120 000 gènes.

Le décryptage de sa séquence constitue un véritable défi technique et méthodologique dont s’est emparé l’Inra et notamment l’unité de recherche en Génomique-Info (URGI) de Versailles-Grignon. A son arc, des compétences multiples, tant scientifiques que technologiques, dans les domaines de la bioinformatique et de la biologie végétale, qui lui ont dernièrement encore permis de contribuer à des avancées majeures concernant cette céréale.

Première séquence de référence d'un chromosome

La mise au point d’une stratégie originale de séquençage issue de la carte physique du chromosome 3B du blé tendre (Projet TriticeaeGenome, EU 2008-2011), le développement d’outils bioinformatiques et l’identification de plusieurs dizaines de milliers de marqueurs moléculaires ont récemment permis le séquençage et l’assemblage de ce même chromosome.

Fruit du projet 3BSEQ (ANR, 2010-2013), la première séquence de référence, c’est-à-dire la séquence assemblée et ordonnée de tous les gènes, du chromosome 3B a ainsi été rendue publique le 18 juillet 2014 à la faveur d’une collaboration internationale portée par l’Inra et à laquelle l’UR Génomique-Info a participé.

Une première mondiale pour laquelle les chercheurs et ingénieurs de l’URGI ont d’une part fourni l’architecture de calcul, c’est-à-dire toute l’infrastructure d’automatisation et les outils de management des données, et d’autre part développé un outil de visualisation de ces données (https://urgi.versailles.inra.fr/gb2/gbrowse/wheat_annot_3B/).

Séquence préliminaire du génome du blé

Le 18 juillet 2014, le Consortium international de séquençage du génome du blé (IWGSC) dans lequel l’Inra occupe une position leader et auquel contribue l’URGI, a présenté la séquence préliminaire du génome du blé tendre, c’est-à-dire une vision globale de son organisation.

Des résultats qui ont vu l’intervention de l’URGI à plusieurs niveaux :

  • l’URGI a orchestré l’accès des partenaires à l’ensemble des données – gestion des accès, mise en place d’un outil d’analyse BLAST (Blast ou Basic Local Alignment Search Tool) est un algorithme de recherche d’homologies entre une séquence et une banque de séquences), mise au point d’outils de visualisation… ;
  • l’URGI a analysé les éléments transposables présents au sein du génome du blé et a notamment caractérisé leur nature et leur distribution sur les différents chromosomes.

Aujourd’hui ces données et les outils qui leur sont associés, sont accessibles publiquement à la communauté scientifique internationale et un site internet dédié est géré par l’URGI.

Parallèlement, l’ensemble de ces données est venu enrichir le système d'information GnpIS développé par l’URGI. GnpIS, dont l’architecture associe une base intégrative et des outils d’interrogation, a pour objectif premier de fournir à la communauté scientifique, d’une part, un accès facile à l’ensemble des données de la génétique et de la génomique des plantes et des champignons pathogènes qui leur sont associés et d’autre part des outils bio-informatiques performants. GnpIS constitue aujourd’hui, plus que jamais, un des leviers clés qui permettra à terme de relever les challenges associés au blé.

Vers l’amélioration variétale du blé tendre

Ces études ont conduit à des avancées majeures dans la compréhension des relations entre organisation, fonctionnement et évolution du génome du blé tendre. Elles fournissent également à la communauté scientifique des ressources génomiques uniques pour identifier les gènes d'intérêt agronomique (résistances aux maladies, tolérance à la sécheresse, rendement, qualité du grain..) et répondre aux enjeux d’une production durable et de qualité.

Ces enjeux internationaux sont également déclinés à l’échelle européenne au travers de deux projets auxquels participe l’URGI :

  • Whealbi – Caractériser la diversité génétique du blé et de l’orge pour l’amélioration variétale (EU, 2013-2017) - combine génomique, génétique et agronomie pour améliorer la production européenne de blé et d’orge dans des systèmes de culture compétitifs et durables.
  • BreedWheat – Sélectionner des variétés de blé économiquement et écologiquement durables, une approche intégrée de la génomique à la sélection (Investissements d’avenir, 2011-2019) - a pour ambition de soutenir la compétitivité de la filière française de sélection du blé en répondant aux enjeux de société pour une production durable et de qualité.

Des projets, coordonnés par l'Inra, à même de bénéficier de ces avancées majeures pour mieux encore aller vers une production de blé durable et de qualité.

En savoir plus

Choulet F. et al. Structural and Functional Partitioning of Bread Wheat Chromosome 3B. Science 18 July 2014: Vol. 345 no. 6194 DOI: 10.1126/science.1249721

IWGSC. A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat genome. Science 18 July 2014: Vol. 345 no. 6194 DOI: 10.1126/science.1251788

Paux et al. 2008. A Physical Map of the 1-Gigabase Bread Wheat Chromosome 3B. Science 322: 101.