Choix de l’éditeur (110:11) : La vie du parent affecte-t-elle la forme physique de l’enfant et du petit-enfant ?

Le choix de l’éditeur pour notre numéro de novembre est « Signification écologique de la variation intraplante : le mosaïcisme épigénétique chez les plantes de Lavandula latifolia prédit la variabilité existante et transgénérationnelle des traits liés à la fécondité” par Carlos M. Herrera et al. Ici, le rédacteur en chef adjoint Richard Shefferson explique l’importance de cette recherche :

Les plantes font des choses étranges. Nous sommes entourés de plantes dans notre vie de tous les jours, mais prenons pour acquis à quel point elles sont différentes de nous. Nous sommes unitaires et trouvons plus difficile voire impossible de vivre lorsque certaines de nos parties sont perdues ; les plantes sont généralement modulaires et, dans de nombreux cas, peuvent se fragmenter en de nouveaux individus. Nous sommes sexuels ; les plantes sont souvent sexuées, souvent non, et souvent à la fois sexuées et clonales. On peut se reproduire à tout moment passé un âge donné ; les plantes ont des saisons de reproduction chaque année. Nous pouvons nous déplacer à la recherche de meilleures conditions et ressources ; les plantes sont sédentaires et « bougent » lorsqu’elles dispersent les graines et autres propagules, ou s’adaptent simplement à l’environnement via la germination et la croissance facultatives. Ces différences rendent les plantes à la fois intéressantes et difficiles à étudier, ces dernières d’autant plus que nous ne pouvons pas « penser » comme une plante. Ces problèmes ont tourmenté l’étude écologique de l’évolution et de la population des plantes en particulier, et ont probablement contribué à la pensée de John Harper lorsqu’il a déclaré : « Il y a peu de plantes qui conviennent à l’étude d’un processus de croissance continue de la population, non seulement parce que la plupart des plantes ont des cycles de vie et donc des sauts discrets de taille de population, mais parce que l’habitude enracinée fixe de la plupart des plantes les empêche de se déplacer à la recherche des ressources limitées et d’échapper à leurs voisins » (Harper 1977).

L’une des hypothèses les plus intéressantes développées pour comprendre l’évolution des plantes est l’hypothèse de la mosaïque génétique (Gill et coll. 1995). Cette hypothèse stipule que la capacité des plantes à se développer de manière méristématique et à former de nouveaux modules leur donne également la capacité de détecter de nouvelles différences génétiques dans différentes parties de leur corps, qui peuvent ensuite se propager à mesure que ces parties se développent et colonisent de l’espace. Ces différences peuvent leur permettre de mieux s’adapter à l’environnement dans le temps et dans l’espace, car la sélection naturelle joue sur la nouveauté génétique dans différentes parties de la plante. Cette idée a un grand potentiel explicatif dans l’évolution des plantes, bien que les faibles taux de mutation somatique documentés chez certaines plantes aient amené certains scientifiques à se demander à quel point les mosaïques génétiques sont vraiment importantes.

Une extension de cette idée intrigante est l’hypothèse de la mosaïque épigénétique. Cette hypothèse stipule que les méristèmes captent des différences épigénétiques, telles que différents modèles de méthylation de l’ADN, qu’ils transmettent aux modules filles. Ces schémas de méthylation peuvent ensuite se propager à mesure que ces filles grandissent et colonisent un nouvel espace, affectant plus largement le phénotype de la plante. Cette idée est intéressante non seulement en raison de l’intérêt croissant pour l’épigénétique et la régulation de l’ADN en tant que mécanismes de diversification phénotypique, mais aussi en raison des preuves empiriques que les mécanismes épigénétiques sont responsables de certaines réponses héréditaires à l’environnement. Par exemple, certaines des réponses épigénétiques que certaines plantes font en réponse à la sécheresse sont transmises sur au moins deux générations, ce qui rend la progéniture et la petite progéniture plus susceptibles de survivre aux épisodes de sécheresse (Herman et coll. 2012). Chez l’homme, la propension au diabète de type 2 et à certaines autres maladies est au moins influencée par les conditions alimentaires des parents et des grands-parents d’une personne (Kaati et coll. 2002), suggérant également de possibles effets épigénétiques transgénérationnels.

^{lavande sauvage (Lavande latifolia) (extrait de Herrera, C. et al. (2022). Importance écologique de la variation intraplante : le mosaïcisme épigénétique chez les plantes Lavandula latifolia prédit la variabilité existante et transgénérationnelle des traits liés à la fécondité. Journal d’écologie).}

Herrera et al. ont abordé cette hypothèse, en demandant notamment si leur plante d’étude, une espèce de lavande appelée Lavande latifolia, présentaient une mosaïque épigénétique dans les traits liés à la condition physique. La conception de l’étude était rigoureuse, impliquant l’échantillonnage de cinq modules de chacune des 15 plantes sauvages. Ces modules ont été cultivés en graines, qui ont été recueillies à partir de ces modules et plantées dans la serre. Tous ces descendants résultants ont été caractérisés en termes de divers traits phénotypiques liés à la condition physique et de l’état de méthylation dans différentes parties du génome. En fin de compte, l’état de méthylation a expliqué les composantes raisonnables de la variance des traits tels que la longueur de l’inflorescence, le log du nombre total de graines, le taux de germination des graines et la fréquence des maladies fongiques.

L’influence des schémas de méthylation de l’ADN hérités sur les traits liés à la condition physique est ce qui est le plus important ici. Les effets épigénétiques transgénérationnels sur les phénotypes ne sont pas nécessairement nouveaux dans la littérature. Mais, pour ceux d’entre nous qui étudient comment les plantes s’adaptent à leur environnement, la question ultime est de savoir dans quelle mesure les influences épigénétiques affectent les résultats de la sélection naturelle. Ces effets sont-ils forts ? Sont-ils communs ? En traitant de traits fortement liés à la condition physique, les auteurs montrent de manière convaincante que ces impacts doivent au moins être pris en compte et étudiés également dans d’autres organismes et populations.

Pour l’avenir, cette étude ouvre la voie à d’autres questions intéressantes sur l’écologie évolutive des plantes. Certaines de ces questions semblent avoir été « transmises » par des études sur l’hypothèse de la mosaïque génétique. Par exemple, dans quelle mesure les plantes à longue durée de vie utilisent-elles ces schémas de méthylation hérités et d’autres mécanismes épigénétiques transgénérationnels pour s’adapter à l’environnement à très long terme ? En tant que personne ayant voyagé pour voir certains des arbres les plus anciens du monde, tels que les pins bristlecone et les séquoias géants du désert californien, je me demande dans quelle mesure ces plantes phénoménales dépendent de cette approche pour survivre pendant les milliers d’années qu’elles fais.

Références:

Gill, DE, Chao, L., Perkins, SL et Wolf, JB (1995). Mosaïcisme génétique chez les plantes et les animaux clonaux. Revue annuelle d’écologie et de systématique26, 423–444.

Harper, JL (1977). Biologie des populations de plantes. Academic Press, New York, New York, États-Unis.

Herman, JJ, Sultan, SE, Horgan-Kobelski, T. & Riggs, C. (2012). Plasticité transgénérationnelle adaptative chez une plante annuelle : le stress hydrique des grands-parents et des parents améliore les performances des semis en sol sec. Biologie Intégrative et Comparative52, 77–88.

Herrera, CM, Medrano, M., Bazaga, P. & Alonso, C. (Dans la presse). Signification écologique de la variation intraplante : mosaïcisme épigénétique chez Lavande latifolia plantes prédit la variabilité existante et transgénérationnelle des traits liés à la fécondité. Journal d’écologien / A.

Kaati, G., Bygren, LO & Edvinsson, S. (2002). Mortalité cardiovasculaire et diabétique déterminée par la nutrition pendant la période de croissance lente des parents et des grands-parents. Journal européen de génétique humaine10, 682–688.