Premier rapport de transfert horizontal de gènes entre plante et animal

jeans le premier exemple connu de transfert horizontal de gènes entre une plante et un animal, un ravageur commun connu sous le nom d’aleurode ( Bemisia tabaci ) a acquis un gène de l’une des différentes plantes dont il se nourrit, ont rapporté des chercheurs aujourd’hui (25 mars) dans Cell . Le gène BtPMaT1 protège les insectes des glycosides phénoliques, des toxines que de nombreuses plantes produisent pour se défendre contre ces parasites, permettant ainsi aux aleurodes de se régaler.

« Cette étude est vraiment cool », déclare Charles Davis, un biologiste de l’évolution à l’Université Harvard qui n’a pas participé à l’étude. Il « démontre encore un autre bel exemple de la façon dont le transfert horizontal de gènes parmi les eucaryotes confère une nouveauté évolutive ».

Le transfert horizontal de gènes est l’échange non sexuel de gènes entre espèces. Cela a déjà été documenté entre les organismes unicellulaires et même entre certains eucaryotes tels que les champignons et les coléoptères. Le transfert horizontal de gènes peut se produire de plusieurs manières. Le matériel génétique peut être transféré via des phages ou d’autres virus, et certains organismes peuvent absorber l’ADN libre de l’environnement.

L’équipe de recherche n’a pas commencé à rechercher des preuves de transmission de gènes interspécifiques impliquant des aleurodes, explique le co-auteur Ted Turlings, écologiste chimiste à l’Université de Neuchâtel. Le collègue de Turling, Youjun Zhang, et son équipe de l’Académie chinoise des sciences agricoles ont initialement cherché à comprendre comment ces parasites parviennent à échapper aux défenses de tant de plantes. « [Les aleurodes] causent des maladies chez les plantes », explique Turlings. Ils peuvent dévaster les récoltes. « C’est pourquoi ils sont si économiquement extrêmement importants dans le monde entier. »

Le laboratoire de Zhang a commencé par parcourir le génome de l’aleurode pour rechercher des gènes qui l’aident à résister aux pesticides naturels libérés par les plantes. Après avoir comparé son génome à des insectes similaires qui ne sont pas capables de résister aux toxines végétales, ils se sont concentrés sur BtPMaT1 . Ils ont découvert que ce gène code pour une protéine qui neutralise les glycosides phénoliques. Ensuite, l’équipe a recherché les racines évolutives du gène à l’aide des bases de données de génomes du National Center for Biotechnology Information (NCBI). Aucun autre insecte n’a partagé le gène ou même un similaire. Cela devait venir d’ailleurs.

Finalement, dans l’une des bases de données, ils ont trouvé des preuves de gènes similaires, mais ils se trouvaient dans des plantes, pas d’autres insectes. L’équipe soupçonne qu’un virus dans une plante a absorbé le gène il y a environ 35 millions d’années, puis qu’un aleurode a mangé cette plante infectée. Le virus a transféré le gène au génome de l’insecte, et il s’est ensuite fixé dans la population.

« Cela montre que l’évolution peut inclure des gènes d’autres organismes qui peuvent vous aider à mieux survivre », explique Turlings.

Une fois que les scientifiques ont identifié le gène et déterminé qu’il provenait de plantes, ils ont tourné leur attention vers sa désactivation. Ils ont génétiquement modifié des plants de tomates avec la toxine pour exprimer l’ARN qui interfère avec le gène. Lorsque les insectes se sont nourris de ces plantes, le gène protecteur a été réduit au silence et les insectes sont morts. Lorsqu’un insecte différent, Myzus persicae , sans le gène BtPMaT1 a été autorisé à se nourrir des mêmes plants de tomates génétiquement modifiés, leurs taux de mortalité étaient inchangés, ce qui suggère que les chercheurs pourraient être en mesure de développer des cultures résistantes aux aleurodes mais qui ont gagné ne cause pas de nouveaux dommages aux autres espèces.

Pamela Soltis, biologiste des plantes à l’Université de Floride qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré dans un e-mail à The Scientist que « des questions intrigantes » sont soulevées par l’étude, telles que comment et quand le transfert de gènes s’est produit et, « comment Ce processus a-t-il généralement été impliqué dans la génération de résistance chez les herbivores à la chimie des plantes ? »