Selon la mythologie grecque, les roses rouges sont apparues pour la première fois lorsqu’Aphrodite se piqua le pied avec une épine, faisant couler du sang sur une rose blanche. Depuis lors, les épines des roses ont captivé l’imagination d’innombrables poètes et amoureux désespérés.
Mais ce ne sont pas les seules plantes à posséder ces protubérances dangereuses, techniquement appelées piquants. Les piquants ont évolué indépendamment dans les espèces de tout le règne végétal. Leur fonction principale : éloigner les herbivores. On les retrouve même dans certaines cultures d’aubergines et de riz. Pourtant, pendant des années, on n’a pas compris comment ce trait apparaît si fréquemment dans des espèces aussi peu apparentées.
Aujourd’hui, grâce à une découverte révolutionnaire, le Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) a découvert que la même famille de gènes anciens est responsable des piquants chez de nombreuses plantes, malgré des millions d’années de séparation évolutive. Les résultats sont les suivants publié dans le journal Science.
James Satterlee, postdoctorant au CSHL, a eu l’idée d’étudier les épines en visitant un champ où son conseiller, le professeur et chercheur au HHMI Zachary Lippman, cultive des centaines de solanacées. Pensez aux tomates, aux pommes de terre et aux aubergines.
« J’ai remarqué que beaucoup d’entre eux avaient des piquants très proéminents. Alors, je me suis demandé : « Que savons-nous à ce sujet ? Que se passe-t-il avec cette adaptation ? » Il s’avère que nous ne savions presque rien », se souvient Satterlee.
En collaboration avec des scientifiques en Espagne, Satterlee a commencé à analyser les aubergines, ce qui l’a conduit à une famille de gènes appelée LONELY GUY (LOG). Les gènes LOG sont normalement responsables de la production d’une hormone qui provoque la division et l’expansion cellulaire. Satterlee a découvert que certaines mutations LOG éliminent également les piquants des aubergines.
Lippman et Satterlee se sont demandés : les gènes liés à LOG pourraient-ils être responsables des gains et des pertes d’épines sur plusieurs plantes sur des millions d’années ?
L’équipe a commencé à passer au peigne fin les études antérieures et à contacter des collaborateurs du monde entier. Satterlee et Lippman ont travaillé avec le Jardin botanique de New York pour examiner des spécimens avec et sans piquants. Des collaborateurs de l’Université Cornell ont utilisé l’édition du génome pour éliminer les piquants des raisins secs du désert, une baie cueillie originaire d’Australie.
Un autre collègue en France a réussi à supprimer les piquants chez les rosiers. Au total, l’équipe a pu associer les piquants aux gènes liés à LOG chez une vingtaine d’espèces.
Selon Lippman, cette découverte pourrait certes servir à créer des plantes sans épines, mais elle a également de grandes implications pour la compréhension de l’évolution convergente de toute forme de vie. C’est-à-dire la façon dont des espèces complètement différentes développent indépendamment des traits similaires.
« Vous posez en réalité une question sur la vie en général : l’évolution des traits. Comment émergent-ils ? Comment sont-ils modifiés ? Quels sont les mécanismes sous-jacents ? Que pouvons-nous apprendre sur des choses que nous tenons pour acquises ? » explique-t-il.
La réponse pourrait un jour faire d’espèces moins connues comme les raisins secs du désert une nouveaux fruits dans les supermarchés. Au minimum, cela devrait faciliter la vie des horticulteurs qui arrachent les épines gênantes des rosiers.
Plus d’information:
James W. Satterlee et al., Évolution convergente des aiguillons des plantes par cooptation répétée de gènes au cours du temps, Science (2024). DOI: 10.1126/science.ado1663. www.science.org/doi/10.1126/science.ado1663