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Génétique évolutive du développement des plantes

La biologie évolutive du développement également appelé Evo-devo (Evolutionary developmental biology en anglais) est une discipline à la frontière de la biologie de l'évolution et du développement qui étudie et compare le développement de nombreuses espèces. Initialement limitée à la comparaison des programmes génétique de développement d'espèces modèles tels que la mouche Drosophile, le ver Caenorhabditis elegans et le poisson zèbre Zebrafish dans les années 90, l'évo-dévo prend en compte désormais de nombreuses disciplines comme la génomique, l'anatomie comparée, l'embryologie, la paléontologie, la modélisation ou la phylogénie appliquée à l'embryologie. Ces dernières années, les nouvelles techniques ont rendu possible l'étude du développement comparé de nombreuses espèces de plantes, notamment pour comprendre les mécanismes de l'évolution morphologique.

Perspective historique modifier

Avant 1900 modifier

 
Johann Wolfgang von Goethe

L'origine du terme morphologie est généralement attribué à Johann Wolfgang von Goethe. Il pensait qu'il existait une organisation fondamentale sous-jacente, le Bauplan (plan de construction) dans la diversité des plantes à fleur. Dans son livre La Métamorphose des plantes, il propose que le Bauplan permet de prédire la forme des plantes qui n'ont pas encore été découvertes[1]. Goethe a été le premier à suggérer que les fleurs étaient des feuilles modifiées.

Dans la moitié du XVIIe siècle, plusieurs bases fondamentales permettant de comprendre la morphologie des plantes ont été établies. Nehemiah Grew, Marcello Malpighi, Robert Hooke, Antonie van Leeuwenhoek et Wilhelm von Nageli ont fortement contribué à la description de la morphologie des plantes à divers niveaux d'organisation. Cependant, la classification taxonomique de Linné au XVIIIe siècle constitua une base solide pour l'étude de la morphologie comparée des plantes[2]. Enfin, l'introduction du darwinisme a eu un grand impact sur le développement des idées scientifiques concernant la morphologie des plantes et son évolution.

Wilhelm Hofmeister, botaniste très réputé, révolutionna la botanique par une approche interdisciplinaire de celle-ci et proposa des interprétations biophysiques de phénomènes tels que la phototaxie et la géotaxie. De plus, il découvrit l'alternance des générations chez les plantes.

De 1900 à aujourd’hui modifier

 
Arabidopsis thaliana. Cette plante est un organisme modèle

Au cours du XXe, les connaissances sur l'anatomie des plantes se développèrent rapidement. Alors qu'au début du siècle, le développement des tissus et organes fut particulièrement étudié de manière descriptive, la seconde moitié et spécialement depuis 1990 et l'explosion des techniques de biologie moléculaire, les recherches se sont concentrées sur les bases moléculaires de la physiologie et du développement des plantes.

Edward Charles Jeffrey a été un des premiers savants du XXe siècle à avoir une approche évo-dévo de la botanique. Il se consacra à l'étude de l'anatomie des plantes en se basant sur leur phylogénie[3]. Il entreprit une analyse comparative de la vasculature de plantes fossiles et vivantes qui l'amena à proposer que le parenchyme était dérivé des trachéides[4]. Cette analyse de l'architecture des plantes sur un plan évolutif fut poursuivie par Katherine Esau, plus connue pour son livre The Plant Anatomy. Son travail sur l'origine et le développement de différents tissus dans de nombreuses plantes lui permit d'expliquer la spécialisation évolutive du phloème vis-à-vis de sa fonction. Dans la seconde moitié du XXe siècle, la plante Arabidopsis thaliana commença à être utilisée comme modèle d'étude du développement de la plante mais fut reconnue comme organisme modèle seulement en 1998[5] bien que la première collection de plantes Arabidopsis thaliana mutantes fut produite autour de 1945[6].

Organismes, bases de données et outils modifier

Les modèles d'étude les plus importants sont le maïs et Arabidopsis, mais depuis quelques années des organismes moins conventionnels sont également étudiés, tels que les Cycas ou bien le bryophite, Physcomitrella patens qui vient d'être séquencé. Récemment, l'augmentation importante des génomes séquencés ainsi que des banques d'EST de différents plantes (Oryza sativa, Sorghum bicolor, Carica papaya etc.) permet une analyse bio-informatique des génomes stimulant les recherches en Evo-devo.

Notes et références modifier

  1. ↑ (en) Kaplan D, « The Science of Plant Morphology: Definition, History and Role in Modern Biology », Am. J. Bot., vol. 88, no 10,‎ , p. 1711–1741 (DOI 10.2307/3558347)
  2. ↑ http://www.cas.muohio.edu/~meicenrd/ANATOMY/Ch0_History/history.html Plant Morphology: Timeline
  3. ↑ Collected Papers of Jeffrey EC
  4. ↑ (en) Jeffrey CE, « The Origin of Parenchyma in Geological Time », Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 11,‎ , p. 106–110 (DOI 10.1073/pnas.11.1.106)
  5. ↑ (en) Fink G, « Anatomy of a Revolution », Genetics, vol. 149,‎ , p. 473–477
  6. ↑ TAIR: About Arabidopsis

Voir aussi modifier

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