DIversité - Adaptation - DEveloppement des plantes

Une variation épigénétique aux lourdes conséquences économiques. 

Le clonage in vitro du palmier à huile, obtenu par embryogenèse somatique, est utilisé dans le but de propager en grand nombre les individus présentant la production la plus abondante. Ce procédé permet au sélectionneur de s'affranchir des contraintes de la sélection classique appliquée aux espèces à long cycle de vie et de produire des plantes régénérantes qui sont théoriquement identiques, génétiquement et phénotypiquement, à la plante-mère.

Cependant, on a observé que tous les protocoles connus à ce jour entraînent l’apparition dans la descendance clonale d’une malformation des fleurs et des fruits, appelée anomalie mantled. Celle-ci peut se manifester sous des formes d'une sévérité variable, allant d'un déficit d'accumulation de l'huile dans le fruit à une stérilité de la fleur. Si son incidence de 2 à 5 % en moyenne semble peu importante, cela ne doit pas occulter le fait qu'elle est fortement variable selon les procédés et les origines génétiques utilisés, ce qui la rend imprévisible. Il est donc indispensable de créer des outils permettant la détection de cette variation bien avant le stade où elle devient visible chez les palmiers adultes au champ, au terme d'un processus de production long et coûteux. La possibilité de détecter le potentiel d'anomalie mantled dès son induction lors des stades in vitro permettra en outre d'exercer un contrôle qualité de la fidélité clonale au cours du procédé.

En l'absence de défaut du niveau de ploïdie ou de polymorphisme génétique entre plante-mère et palmiers régénérants, l'hétérogénéité de l'anomalie mantled ainsi que sa réversion spontanée au cours du temps ont dès 1998 orienté nos recherches vers des mécanismes épigénétiques.

Nous avons ainsi utilisé une approche biochimique (HPLC) pour démontrer l'existence, dans l'ensemble des tissus porteurs de ou affectés par l'anomalie chez les palmiers adultes et le matériel in vitro, d'un déficit de méthylation de l'ADN du génome. Plus récemment, nous avons établi que la méthylation du génome de suspensions embryogènes augmente en fonction de la durée de la phase de multiplication in vitro. Nous cherchons actuellement à déterminer s'il existe une interaction entre l'effet durée et la production de palmiers anormaux. La possibilité d'une réactivation d'Eléments Transposables au cours du processus de micropropagation doit également être explorée. A cette fin, nous avons constitué un catalogue des copies intégrales de rétrotransposons à LTR dans le génome du palmier à huile.

En parallèle, nous avons adopté une approche "gènes candidats" afin de cibler plus directement des fonctions susceptibles d'être affectées dans le contexte de la variation mantled. En nous intéressant à l'origine de l'hypométhylation du génome, nous avons constaté que ni la séquence codante ni la transcription des trois ADN-méthyltransférases majeures ne présentent d'altération qui puisse suggérer un défaut de régulation. En revanche, nous avons mis en évidence un phénomène d'épissage alternatif des transcrits produits par l'un des gènes responsables de la formation des étamines de la fleur. Cette découverte a constitué la première étape vers l'établissement d'un lien fonctionnel entre le déficit de méthylation de l'ADN et la malformation des organes chez les fleurs de palmiers mantled. Nous nous attachons aujourd'hui à mieux comprendre quand et comment ce défaut phénotypique prend sa source au cours du procédé de multiplication in vitro.

 

Partenariats (passés et actuels)

CSIRO-Plant Industry, Australie

FELDA Global Ventures, Malaisie

SAS PalmElit, France

 

Pour en savoir plus

  • Beulé T, Agbessi MDT, Dussert S, Jaligot E, Guyot R. 2015. Genome-wide analysis of LTR-retrotransposons in oil palm. BMC Genomics 16: 795.
  • Etienne H, Guyot R, Beulé T, Breitler J-C, Jaligot E. 2016. Plant Fidelity in Somatic Embryogenesis-Regenerated Plants. In: Loyola-Vargas VM, Ochoa-Alejo N, eds. Somatic Embryogenesis: Fundamental Aspects and Applications. Springer International Publishing, 121‑150.
  • Jaligot E. 2018. Advances in understanding oil palm reproductive development. In: Rival A, ed. Burleigh Dodds Series in Agricultural Science. Achieving sustainable cultivation of oil palm. Burleigh Dodds Science Publishing, 75‑91.
  • Jaligot E, Adler S, Debladis E, Beulé T, Richaud F, Ilbert P, Finnegan EJ, Rival A. 2011. Epigenetic imbalance and the floral developmental abnormality of the in vitro-regenerated oil palm Elaeis guineensis. Annals of Botany 108: 1463‑1475.
  • Jaligot E, Hooi WY, Debladis E, Richaud F, Beulé T, Collin M, Agbessi MDT, Sabot F, Garsmeur O, D’Hont A, Alwee SSRS, Rival A. 2014. DNA Methylation and Expression of the EgDEF1 Gene and Neighboring Retrotransposons in mantled Somaclonal Variants of Oil Palm. PLoS ONE 9: e91896.
  • Jaligot E, Rival A, Beulé T, Dussert S, Verdeil JL. 2000. Somaclonal variation in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.): the DNA methylation hypothesis. Plant Cell Reports 19: 684–690.
  • Rival A, Ilbert P, Labeyrie A, Torres E, Doulbeau S, Personne A, Dussert S, Beulé T, Durand-Gasselin T, Tregear JW, Jaligot E. 2013. Variations in genomic DNA methylation during the long-term in vitro proliferation of oil palm embryogenic suspension cultures. Plant Cell Reports 32: 359‑368.
  • Rival A, Jaligot E, Beulé T, Finnegan EJ. 2008. Isolation and expression analysis of genes encoding MET, CMT, and DRM methyltransferases in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) in relation to the « mantled » somaclonal variation. Journal of Experimental Botany 59: 3271‑3281.