Un grand programme de cartographie mené en collaboration avec des chercheurs de l'Unité Mixte de Recherche INRA-CNRS-Université ParisXI-INAPG(1) de Gif-sur-Yvette et de Biogemma(2) à Clermont-Ferrand dans le cadre de Génoplante, a permis de déterminer chez le maïs la position chromosomique de 1454 gènes susceptibles d'intervenir dans un caractère d'intérêt agronomique (comme par exemple : la tolérance à la sécheresse). Ces données, qui ont fait l'objet d'une publication dans la revue internationale Genetics, faciliteront grandement le repérage cartographique des chromosomes, étape indispensable au séquençage du génome complet du maïs, actuellement en cours.

Contrôle des caractères d'intérêt agronomique

Chez les plantes, la plupart des caractères mesurables comme la précocité, le rendement, la taille, la qualité des fruits... ne sont pas définis par l'expression d'un seul gène, mais contrôlés par plusieurs secteurs chromosomiques, portant un ou plusieurs gènes. Ces secteurs, appelés QTL (Quantitative Trait Loci ou Locus de Caractères Quantitatifs), sont particulièrement importants en génétique végétale. Des marqueurs génétiquement liés à de tels QTL permettent de sélectionner, parmi un grand nombre de plantes, les individus les plus performants. Ils peuvent ainsi être utilisés pour sélectionner un nouveau génotype intéressant par croisements successifs.

A la recherche de gènes candidats chez le maïs

Le génome du maïs est complexe : 10 chromosomes portant environ 50 000 gènes, avec présence de duplications et de nombreuses séquences répétées (rétrotransposons). L'approche menée par les chercheurs a consisté à décrypter au moins partiellement la séquence de l'ADN de ces gènes, puis à déterminer, par des analyses bioinformatiques, les séquences qui ont une forte probabilité d'intervenir dans le caractère recherché (le programme Génoplante-maïs porte sur cinq caractères différents, voir encadré). Les chercheurs ont ainsi identifié de nombreux gènes appelés " candidats ".

L'étape suivante a consisté à déterminer la position de ces gènes sur les chromosomes du maïs par une approche de " cartographie génétique " dans laquelle on étudie la probabilité que des gènes soient transmis ensemble ou indépendamment lors d'un croisement entre deux plantes.
Les positions de ces gènes candidats sur les chromosomes sont ensuite comparées aux QTL qui contrôlent le caractère étudié. Certains de ces QTL sont déjà connus, d'autres font également l'objet de recherches dans le cadre de Génoplante-maïs. Lorsque les positions du gène candidat et du QTL coïncident, il y a de bonnes chances pour que le gène intervienne dans le caractère.

C'est ainsi que 1454 gènes candidats ont pu être positionnés sur les chromosomes du maïs. L'action de ces gènes dans la plante sera ensuite étudiée en détail, pour vérifier par exemple s'ils confèrent bien le caractère intéressant à la plante.

Génoplante est un consortium français de recherche sur les génomes végétaux bénéficiant de ressources publiques et privées. Son objectif est de produire des connaissances qui puissent assurer à la France un positionnement significatif par rapport aux recherches menées dans le monde, et d'assurer une prise de propriété intellectuelle garantissant une certaine indépendance vis à vis des autres acteurs de la recherche dans ce domaine.
Le programme Génoplante-maïs a pour objectif d'identifier chez le maïs des gènes responsables de caractères d'intérêt agronomique : tolérance à la sécheresse, au froid, remplissage et qualité du grain,  digestibilité de l'ensilage pour les animaux domestiques, précocité de floraison. En effet, la connaissance de ces gènes permettra ensuite de conduire beaucoup plus efficacement les travaux d'amélioration génétique des variétés par des méthodes classiques de croisement.

² Biogemma, un des partenaires de Génoplante, est une société de biotechnologie végétale, créée et financée par les acteurs du monde agricole (Limagrain, Pau-Euralis, Unigrains, Sofiprotéol, RAGT).

Source :
Linkage mapping of 1454 new maize candidate gene loci
Genetics 2005; published ahead of print on June 3, 2005 as doi: 10.1534/genetics.
Matthieu Falque (1), Laurent Decousset (2), Delphine Dervins (1), Anne-Marie Jacob (1), Johann Joets 1, Jean-Pierre Martinant 2, Xavier Raffoux 1, Nicolas Ribière 2, Céline Ridel 1, Delphine Samson 1, Alain Charcosset 1 and Alain Murigneux 2
(1) INRA
(2) Biogemma