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Agapanthus 'Blue Heaven' (La plante du mois)

Contrôle de la fécondation par des mécanismes d'auto-incompatibilité

Les angiospermes ou plantes à fleurs présentent le système reproductif le plus évolué des végétaux, ce qui a probablement contribué à leur succès puisque c’est de loin le groupe de plantes terrestres le plus abondant. Leur essor est probablement lié à la mise en place de stratégies reproductives limitant l’autofécondation et favorisant ainsi le brassage génétique au sein d’une espèce. L’une des barrières principales à l’autofécondation est l’auto-incompatibilité (AI) permettant à l’organe reproducteur femelle de trier le pollen « soi » du pollen « non-soi » et de rejeter spécifiquement le pollen « soi ». Dans cette revue, nous montrerons que les mécanismes d’AI existant chez différentes familles d’angiospermes sont très divers tant au niveau des molécules impliquées dans la reconnaissance qu’au niveau de la cascade moléculaire aboutissant au rejet du pollen « soi ».

Environ 96 % des espèces d’angiospermes présentent les organes reproducteurs mâle et femelle sur un même individu et, dans la majorité des cas, au sein d’une même structure : la fleur hermaphrodite. À cause de cette proximité des organes reproducteurs, la probabilité d’autofécondation est élevée. En effet, le pollen véhiculant les gamètes mâles peut aisément se déposer à la surface du pistil (renfermant les gamètes femelles) d’une même fleur ou d’une fleur d’un même individu. Une stratégie d’autofécondation peut être un avantage dans certaines conditions environnementales favorables et relativement stables, mais peut devenir problématique dans le cas d’un contexte environnemental variable et imprévisible. L’autofécondation, tendant à produire des individus génétiquement identiques, aboutit à un faible taux de variabilité génétique au sein d’une population, et ainsi à des difficultés d’adaptation aux conditions environnementales variables que les plantes rencontrent dans la nature et auxquelles elles ne peuvent échapper. La diversité génétique est essentielle pour la survie à long terme d’une population. Elle augmente la probabilité qu’au moins un individu survive face à des fluctuations environnementales drastiques. Il n’est donc pas étonnant qu’au cours de l’histoire évolutive des angiospermes, la pression de sélection ait permis de stabiliser des stratégies limitant l’autofécondation et favorisant les croisements entre individus génétiquement différents.

L’un de ces mécanismes, le plus sophistiqué et le plus répandu, est l’auto-incompatibilité (AI) qui permet au pistil de reconnaître un grain de pollen en fonction de son origine génétique. Le pollen « soi » ou autopollen est rejeté alors que le pollen « non-soi » ou allopollen est accepté et conduira à une descendance (De Nettancourt, 2001). Sous le terme d’AI sont regroupés des mécanismes génétiquement et moléculairement très divers. Par exemple, chez certaines espèces (notamment la primevère), la fleur existe sous deux ou trois formes qui diffèrent morphologiquement et la pollinisation n’aboutit que si les deux partenaires proviennent de formes différentes. Chez la majorité des espèces, il n’existe cependant aucune différence morphologique entre les fleurs. Parmi ces espèces dites homomorphes, plusieurs mécanismes d’AI existent et diffèrent sur (i) le nombre de loci contrôlant la reconnaissance, (ii) le contrôle génétique du phénotype d’AI des partenaires mâle et femelle, (iii) le site du rejet du pollen et (iv) les mécanismes moléculaires contrôlant la réaction de rejet de l’autopollen. Ces différences indiquent clairement que l’AI est apparue plusieurs fois au cours de l’histoire évolutive des angiospermes.

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Isabelle Fobis-Loisy et Thierry Gaude
Reproduction et Développement des Plantes, Ecole normale Supérieure de Lyon
Conférence dans le cadre du Colloque scientifique de Rennes 2013

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