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Les secrets du brassage génétique chez la tomate

Des scientifiques de l'Inra Versailles-Grignon révèlent chez la tomate les propriétés spécifiques des deux voies possibles d’échange de matériel génétique (ou crossing-over) entre chromosomes lors de la formation des cellules sexuelles. Les crossing-over issus d’une voie ou de l’autre se répartissent différemment sur les chromosomes, ce qui ouvre des perspectives prometteuses pour l’amélioration des plantes.

Tomates à maturité. © © INRA, Inra
Mis à jour le 16/06/2015
Publié le 29/12/2014
Mots-clés : tomate - presse info

Deux voies de formation des crossing-over, appelées I et II, ont été mises en évidence chez plusieurs organismes, sans être jusque-là vraiment caractérisées. Si l’on sait observer la position des crossing-over le long des chromosomes, il était jusque-là impossible de savoir s’ils provenaient de la voie I ou de la voie II. A la faveur d’investigations microscopiques et d’analyses statistiques, les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et leurs collègues américains ont caractérisé ces deux voies chez la tomate, une plante dont les chromosomes se prêtent bien aux études en microscopie.

Crossing-over de la voie II : une localisation plus proche des centromères…

Un chromosome se présente sous forme de deux bras - qui peuvent être de longueurs différentes - réunis par un centromère. D’une manière générale, les crossing-over se forment principalement aux extrémités des chromosomes, laissant de larges régions très pauvres en crossing-over autour des centromères. Les chercheurs ont montré que, chez la tomate, au cours de la méiose, les crossing-over des voies I et II se répartissent différemment le long des chromosomes. En particulier, les crossing-over de la voie II, qui représentent 18 % de la totalité des crossing-over, se situent davantage à proximité des centromères ou sur les bras courts des chromosomes.

… et une absence d’interférence…

Au cours de la méiose, la réalisation d’un crossing-over diminue généralement la probabilité qu’un autre se produise à proximité, on parle d’interférence. Les scientifiques ont également démontré que les crossing-over de la voie II ne montrent pas d’interférence, à l’inverse des crossing-over de la voie I. Ils ont également mis en évidence que les deux voies ne sont pas indépendantes et qu’il y a interférence entre les voies I et II.

…pour des propriétés intéressantes

Rassembler le plus possible de caractères d’intérêt agronomique dans un même individu repose sur l’obtention de chromosomes recombinés à la faveur de croisements entre des plantes possédant différentes caractéristiques désirées. Ainsi, en matière de répartition des crossing-over, les caractéristiques spécifiques de la voie II se révèlent particulièrement intéressantes. Plus largement, l’ensemble de ces travaux ouvre des perspectives prometteuses chez les plantes cultivées, où le contrôle du brassage génétique au cours de la reproduction, via la régulation de la formation des crossing-over, permettrait à terme d’accéder à des combinaisons inédites de caractères d’intérêt agronomique.

Meiose et crossing-over

La méiose est un mode de division cellulaire qui permet de générer des cellules sexuelles, les gamètes, chez les êtres vivants qui se reproduisent sexuellement. Elle consiste en deux divisions successives à la suite desquelles chacune des quatre cellules filles (les futurs gamètes) n’emporte qu’une moitié des chromosomes du parent qui les produit.

Juste avant la première division, les chromosomes se regroupent par paires et échangent des fragments d’ADN - on parle de crossing-over. Ce phénomène, indispensable à la répartition correcte des chromosomes entre les cellules filles, contribue également au brassage de l’information génétique que portent les chromosomes. Chez les plantes cultivées, il est intéressant d’exploiter ce brassage afin de réunir des caractères d’intérêt agronomique au sein de nouvelles variétés.

En savoir plus

L.K. Anderson, L.D. Lohmiller, X. Tang, D.B. Hammond, L. Javernick, L. Shearer, S. Basu-Roy, O.C. Martin and M. Falque. 2014. Combined fluorescent and electron microscopic imaging unveils the specific properties of two classes of meiotic crossovers. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 111: 13415.