Les ARN maternels déterminent le succès des graines hybrides

Des chercheurs de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire végétale ont découvert que de petites molécules d’ARN pourraient être responsables de l’échec des graines hybrides des plantes Brassicaceae. Ces ARN sont transférés de la plante maternelle vers l'endosperme, où ils régulent l'expression des gènes. L’absence de ces molécules empêche le développement de l’endosperme et, par conséquent, de la graine, empêchant ainsi la réussite de l’hybridation.

L'étude, menée par le groupe de recherche dirigé par Claudia Köhler, a porté sur la famille des Brassicacées, qui comprend des plantes telles que la moutarde, le brocoli et le colza.

Lors du croisement de différentes espèces, les scientifiques ont observé la perte de méthylation de l'ADN et la décondensation de la chromatine dans l'endosperme des graines incompatibles, directement liées à la réduction des petits ARN maternels.

Ces ARN, appelés sirenRNA, sont essentiels à la régulation de l’expression des gènes et au maintien de la viabilité de l’endosperme.

Les scientifiques ont découvert que la réduction des ARNsirènes maternels dans les croisements hybrides entraîne une augmentation de l’expression des gènes de la famille AGAMOUS-like (AGL), qui jouent un rôle central dans le développement de l’endosperme. Ces gènes sont situés dans les régions péricentromériques du génome et sont activés lorsque la méthylation de l'ADN diminue, compromettant ainsi le développement des graines.

Les résultats de la recherche suggèrent que la manipulation des niveaux d’ARNsiren pourrait augmenter les chances de réussite de l’hybridation entre différentes espèces végétales.

L'étude a également montré que la modification du dosage du génome maternel peut restaurer les niveaux d'ARNsiren et permettre le développement normal des graines hybrides, indiquant que ces petits ARN sont un élément essentiel et sensible au dosage pour une reproduction réussie.

Par ailleurs, les scientifiques ont observé un phénomène similaire chez les mouches des fruits : de petits ARN maternels protègent contre les maladies génétiques, démontrant que ces mécanismes pourraient être communs à d’autres organismes que les plantes.

La prochaine étape de la recherche consistera à comprendre comment ces ARN sont générés et transférés à l’endosperme, ce qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles techniques d’amélioration génétique et à une résilience accrue des cultures.

Plus d'informations peuvent être obtenues à doi.org/10.1038/s41477-024-01844-3