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Un motif protéique dédié à la surveillance du génome identifié dans Pol IV

01/10/2019

L’équipe de Todd Blevins, chercheur à l’Institut de biologie moléculaire des plantes, est parvenue à identifier un motif permettant à Pol IV, une enzyme présente depuis des millions d’années dans les plantes, de se spécialiser dans la surveillance du génome. Ces travaux réalisés en coopération avec des laboratoires américain et suisse ont été publiés dans la revue Nucleic Acids Research.

Todd Blevins et Laura Ferrafiat mènent
leurs analyses sur différentes plantes
parmi lesquelles Brachypodium. Photo MR

« Les ARN polymérases (Pol) servent à transcrire le génome, autrement dit à photocopier l’ADN dans une forme légèrement recodée », résume Todd Blevins. En plus des trois ARN polymérases présentes chez les eucaryotes*, les plantes terrestres en possèdent une quatrième appelée Pol IV spécialisée dans la surveillance du génome.

Contrôler la taille et la couleur des fruits

« Pol IV est une enzyme qui protège le génome et ce à travers le contrôle des éléments transposables. » Ces derniers sont des séquences d'ADN capables de se copier ou de s’exciser du génome pour s’insérer ailleurs. Ils génèrent ainsi de la diversité : « C’est ce qui fait que le cabernet est violet et le chardonnay vert. Réussir à contrôler les éléments transposables pourrait avoir des applications dans l’agriculture sur la taille, la couleur des fruits ou l’induction florale. »

Problème, ces éléments transposables peuvent aussi être source de mutations pouvant entrainer des maladies ou des modifications du génome. « En réprimant ces éléments, Pol IV permet d’assurer la stabilité des génomes », poursuit le chercheur qui, avec son équipe, est parvenu pour la première fois à établir que cette enzyme avait au moins un motif propre à cette fonction. Motif qui n’est pas présent chez Pol II avec qui Pol IV partage un ancêtre commun. « Cela montre qu’à un moment de l’évolution Pol IV s’est spécialisé dans la surveillance du génome pour éviter les mutations. »

Motif conservé de Pol IV et son rôle
dans la surveillance du génome.
Crédit Todd Blevins

Un contexte de réchauffement climatique

Pour parvenir à cette découverte, les chercheurs ont mené une analyse génétique et moléculaire sur Arabidopsis thaliana, plus connue sous le nom d’Arabette des dames. Une plante possédant un petit génome, pratique pour séquencer son ADN et également facile à cultiver. « De nombreuses techniques moléculaires sont disponibles pour cette plante », souligne Laura Ferrafiat, doctorante qui a mené l’étude.

Prochaine étape : comprendre pourquoi Pol IV est attiré à des endroits spécifiques du génome où sont présents les éléments transposables potentiellement dangereux. Une recherche d’autant plus importante dans un contexte de réchauffement climatique : « La chaleur augmente la prolifération des éléments transposables dans les plantes, multipliant les risques de mutation… »

Marion Riegert

* Organismes vivants dont les cellules possèdent un noyau structuré.