Une plante envahissante toxique présente deux fois plus de gènes que prévu

Pour la première fois, des scientifiques ont étudié le génome de la berce de Sosnowsky, une plante envahissante et toxique dont le jus provoque des brûlures cutanées. Ils ont découvert que son génome contient près de deux fois plus de gènes que la plupart des autres plantes. L’étude est publié dans Le journal des plantes.

Les résultats de la recherche ouvrent la porte à des applications pratiques en médecine et en pharmacologie, grâce aux molécules bioactives uniques de la berce du Caucase, qui peuvent être utilisées pour créer de nouveaux médicaments.

La berce de Sosnowsky (Heracleum sosnowskyi) est une plante envahissante qui s’est répandue bien au-delà de son habitat naturel dans le Caucase du Nord, représentant une menace majeure pour les écosystèmes et la santé humaine. Après la Seconde Guerre mondiale, la plante était considérée comme une culture fourragère prometteuse et était largement cultivée dans le nord-ouest de la Russie européenne.

À partir de là, il a commencé à se propager, envahissant rapidement de plus grandes zones et réduisant la biodiversité en chassant d’autres espèces végétales. De plus, son jus contient des toxines naturelles qui rendent le corps humain, principalement la peau et les muqueuses, très sensible aux rayons ultraviolets et peuvent provoquer des brûlures et des irritations cutanées par contact physique.

Les chercheurs de Skoltech et leurs collègues de l’Institut AA Kharkevich pour les problèmes de transmission de l’information de l’Académie des sciences de Russie ont étudié le génome complet de la berce de Sosnowsky et l’ont assemblé jusqu’au niveau des chromosomes.

À l’aide d’un séquenceur d’ADN, l’équipe a obtenu des données sur le génome de la plante et marqué des gènes individuels qui, contre toute attente, se sont révélés trop nombreux : 55 000 contre 25 000 à 35 000 dans la plupart des autres plantes. Après avoir proposé et vérifié plusieurs hypothèses possibles, les chercheurs ont découvert que de nombreuses duplications (copies) de gènes sont responsables de ce phénomène.

« C’est plutôt inhabituel, car les plantes ont généralement des duplications sur tout leur génome et pas seulement dans ses parties individuelles. De nombreuses familles de gènes avec une forte augmentation du nombre de gènes chez la berce de Sosnowsky apparaissent comme le résultat de la synthèse de métabolites secondaires, notamment furanocoumarines linéaires (psoralène et ses dérivés), qui rendent la berce du Caucase très dangereuse », explique Maria Logacheva, professeure adjointe au Bio Center et membre de l’équipe du projet.

Les chercheurs ont analysé en profondeur les gènes pouvant être impliqués dans la synthèse des toxines qui provoquent des brûlures cutanées à la lumière du jour et ont déterminé expérimentalement la fonction de l’un des gènes qui convertit la marmesine en psoralène.

Les résultats de la recherche pourraient être utiles à la médecine et à la pharmacologie. Comprendre les caractéristiques spécifiques du génome de la berce de Sosnowsky aidera à identifier et à étudier ses molécules bioactives uniques, qui pourraient être utilisées pour créer de nouveaux médicaments et approches thérapeutiques pour les problèmes de peau. Ils peuvent également aider les chercheurs à développer des méthodes de contrôle et de surveillance biologiques de cette plante nuisible.

« Nous prévoyons de poursuivre nos recherches sur le génome de la berce du Caucase et d’étudier la diversité génétique de cette espèce dans son habitat d’origine et dans les zones « envahies ». Nous collectons et analysons des échantillons provenant de toute la Russie, de Kaliningrad à l’Extrême-Orient, afin de comprendre les schémas et les stratégies de propagation de la berce du Caucase, ainsi que d’en apprendre davantage sur les relations entre la berce du Caucase et les espèces apparentées, telles que la berce du Caucase, qui se propage comme une traînée de poudre en Europe occidentale », conclut Logacheva.