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[Actualités Diplomatiques & International] Révolution dans le monde des céréales
Révolution dans le monde des céréales
mardi 24 octobre 2006
par adi
Le développement des techniques agricoles et la sélection génétique au cours des derniers siècles ont permis d’améliorer de façon importante le rendement des récoltes.

Plusieurs chercheurs se sont aussi intéressés à la tolérance de ces plantes au froid et autres stress abiotiques tels les sécheresses, les vagues de chaleur, les changements climatiques.

C’est le cas d’une équipe de chercheurs du Département des sciences biologiques de l’UQAM composée des professeurs Fathey Sarhan, Mario Houde et Jean Danyluk, de même que du professeur associé François Ouellet. Grâce à une nouvelle approche en génomique des plantes et avec l’aide inestimable du bioinformaticien Mahdi Belcaid et de sa directrice de mémoire, la professeure Anne Bergeron du Département d’informatique de l’UQAM, ces chercheurs viennent de compléter un travail colossal d’identification des gènes du blé responsables de la tolérance au froid et autres stress abiotiques.

Les résultats de ce projet de recherche national, intitulé Functional Genomics of Abiotic Stress et financé notamment par Génome Canada, Génome Québec et Canarie, ont été publiés en juin dernier dans la revue BMC Genomics. Depuis, leur article est parmi les cinq plus consultés de cette revue à travers la planète. Preuve que cette percée scientifique est en train de révolutionner le monde des céréales.

Afin de survivre à l’hiver, les plantes doivent s’acclimater au froid. Lors d’une exposition à de basses températures, plusieurs fonctions biochimiques, physiologiques et métaboliques sont alors altérées dans la plante. Ces changements sont pour la plupart régulés au niveau de l’expression des gènes. L’identification des gènes répondant au froid est alors nécessaire pour comprendre les bases moléculaires de l’acclimatation au froid.

La disponibilité de génotypes du blé avec divers degrés de tolérance au froid font de cette espèce un excellent modèle pour étudier la tolérance au froid et autres stress abiotiques chez les plantes. Or, la très grande taille du génome haploïde du blé (5 fois plus grande que celle de l’humain !), combinée à un grand pourcentage de séquences d’ADN non codantes (plus de 80%), représentent un défi majeur pour le séquençage du génome du blé, toujours inachevé à ce jour. Afin de contourner cet obstacle majeur et d’identifier les gènes impliqués dans l’acclimatation au froid et autres stress associés, les chercheurs de l’UQAM ont focalisé leurs efforts sur l’analyse des séquences d’ADN exprimées en situation de stress.

Ils ont d’abord généré et analysé 73 521 morceaux de gènes exprimés (Expressed Sequence Tag) à partir de onze catalogues de copies d’ADN, mieux connus en anglais sous le nom de cDNA libraries. Ces données publiques ont en fait été contruites à partir de plants de blé exposés à différents stress abiotiques et à différents stades de développement. Après toute une série d’étapes en laboratoire et d’analyses bioinformatiques échelonnées sur près de trois ans, les chercheurs ont pu annoter 29 556 différentes séquences du génome du blé, c’est-à-dire leur attribuer une identité et dans certains cas, une fonction probable. Seulement un cinquième de ces séquences avaient été annotées à ce jour. La création d’un algorithme pour traiter toutes ces données s’est évidemment avéré nécessaire. Une analyse comparée des gènes les plus exprimés parmi ces librairies avec celles des données disponibles publiquement a permis d’identifier 2 637 gènes qui seraient plus étroitement associés à la résistance au froid. Cette découverte a rendu possible la cartographie de plusieurs voies métaboliques et de régulation génétique impliquées dans ce processus.

Ces travaux de recherche novateurs fournissent ainsi de précieux marqueurs pour identifier les cultivars qui auront la capacité de mieux résister au froid, à d’autres stress abiotiques et aux maladies. Ils ont également permis d’identifier un grand nombre de nouveaux gènes qui ont d’autres applications dans le monde végétal. À titre d’exemples : l’identification d’une enzyme pour la génération du biogaz et l’amélioration des détergents utilisés en eau froide.

Enfin, grâce à cette connaissance, Fathey Sarhan, en collaboration avec Francine Hamel, agente de recherche au Département des sciences biologiques ; Mélanie Grondin, étudiante au doctorat en biochimie à l’UQAM ; et Diana Averill, également professeure au même département, ont développé un composé extrait de blé canadien capable de protéger l’intégrité des hépatocytes lors de la congélation/décongélation. Ces cellules du foie sont abondamment utilisées pour tester de nouveaux médicaments. Cette plus récente application, pour laquelle un brevet a été déposé, a fait l’objet d’un article dans le Journal of Biotechnology and Bioengineering et dans la revue Découvrir de ce mois-ci.

Source : Faculté des sciences de l’UQAM

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