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La génomique revitalise les collections des muséums

Guillaume Besnard & Christine Lauzeral

by Frédéric Magné - published on , updated on

Les muséums d’histoire naturelle jouent un grand rôle dans l’inventaire de la biodiversité et ont accumulé des millions de spécimens depuis les premiers travaux de Linné, il y a environ 300 ans. Aujourd’hui ces collections sont souvent sous-estimées et pourtant elles offrent l’accès à des espèces très rares voire même éteintes. Mais que peut-on faire avec de tels échantillons morts et récoltés il y a des dizaines ou des centaines d’années, si ce n’est de la systématique basée sur des caractères morphologiques ? Des chercheurs du laboratoire Evolution et Diversité Biologique ont simplement testé une technologie de séquençage à haut débit sur une espèce de graminée malgache collectée il y a 100 ans et aujourd’hui considérée éteinte. L’objectif était de comparer une partie de son génome à sa lignée sœur qui a acquis la photosynthèse C4 , un caractère adaptatif à des milieux tropicaux ouverts (savanes). Leur étude démontre qu’il est désormais possible de reconstituer le génome d’espèces éteintes ouvrant des perspectives dans de nombreux champs de recherche.

Avant cette étude, il était connu que Sartidia est le genre frère de Stipagrostis, une lignée de graminées qui est caractéristique des milieux semi-désertiques d’Afrique et d’Asie. L’ancêtre de Stipagrostis a acquis la photosynthèse C4 contrairement à Sartidia qui est resté en C3. La compréhension des bases moléculaires de l’évolution multiple du caractère C4 est actuellement un enjeu majeur car il pourrait permettre d’améliorer la capacité des plantes d’intérêt pour l’homme à croître dans des milieux chauds et arides. Les comparaisons de lignées soeurs C3 et C4 permettent de mettre en évidence les changements parallèles qui se sont opérés lors de l’évolution multiple de la photosynthèse C4. Or, Sartidia est très rare et n’avait jamais pu être collectée pour ce type d’analyses.

Sartidia perrieri, a été observée et collectée une seule fois en Janvier 1914 aux environs d’Antsirabe (Madagascar), et l’espèce est probablement éteinte car son milieu a été fortement impacté par l’augmentation constante des activités humaines dans cette région, en particulier du fait de l’utilisation du feu pour permettre la régénération des pâtures pour le bétail. L’échantillon d’herbier n’est pas spécialement bien conservé mais de l’ADN très dégradé a pu être extrait d’une graine. Il est quasiment impossible d’analyser l’ADN d’un tel échantillon avec les technologies classiques basées sur la PCR (« Polymerase Chain Reaction »). Pourtant, une méthode de séquençage à très haut débit a permis de reconstruire des séquences de bonne qualité du génome chloroplastique, de l’ADN ribosomique mais aussi des séquences orthologues de gènes impliqués dans la photosynthèse C4 chez Stipagrostis. Ces données génomiques ont permis de retracer l’histoire de Sartidia et de révéler des changements dans la séquence de deux gènes en relation avec l’évolution du caractère photosynthétique C4 chez Stipagrostis.

Ces résultats démontrent que les collections des musées et des herbiers ne sont pas juste des objets historiques poussiéreux mais représentent une ressource considérable pour répondre aux questions scientifiques modernes. Les technologies de séquençage haut débit apporteront une nouvelle vie à ces spécimens de musée en ouvrant l’ère de la « Muséomique ».

Intégrer une analyse moléculaire de spécimen d’espèces disparues aidera à reconstruire les histoires biogéographiques des espèces, voire même à documenter des processus d’adaptation comme c’est le cas ici.

L’échantillon type de Sartidia perrieri collecté en janvier 1914 aux evirons d’Antsirade,
préservé au Muséum d’histoire naturelle de Paris (MNHN). Henri Perrier de la Bathie,
qui a récolté cet échantillon, mentionne déja que l’espèce était extrêment rare
il y a cent ans - ©MNHN

 

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Herbier 2.0 du MNHN



 Référence

"From Museums to Genomics : old herbarium specimens shed light on a C3 to C4 transition", G. Besnard, P.-A. Christin, P.-J. G. Malé, E. Lhuillier, C. Lauzeral, E. Coissac et M. S. Vorontsova., Journal of Experimental Botany, 26 septembre 2014.



Contact chercheur

Guillaume Besnard
Laboratoire Evolution et diversité biologique (EDB) (CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/ENFA)
Tél. : 05 61 55 85 45
Mél. : guillaume.besnard@univ-tlse3.fr

Contact communication

Frédéric Magné
Évolution et Diversité Biologique - EDB - UMR 5174 (CNRS / Université Toulouse III Paul Sabatier / ENFA)
Tél. : 05 61 55 67 43
Mél. : frederic.magne@univ-tlse3.fr