Génétique évolutive du développement des plantes

La génétique évolutive du développement aussi nommé Evo-devo est une discipline en biologie de l´évolution qui étudie et compare les programmes génétiques développementaux d´organismes modèles tel que la mouche Drosophile, le ver Cænorhabditis elegans...



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Botanique - Biologie de l'évolution - Biologie du développement - Génétique - Évolution moléculaire

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La génétique évolutive du développement aussi nommé Evo-devo (Evolutionary developmental biology en anglais) est une discipline en biologie de l´évolution qui étudie et compare les programmes génétiques développementaux d´organismes modèles tel que la mouche Drosophile, le ver Cænorhabditis elegans et le poisson zèbre Zebrafish. L´étude moléculaire de la morphologie de différentes espèces de plantes a aussi contribué à comprendre les mécanismes de l´évolution morphologique.

Avant 1900
Johann Wolfgang von Gœthe

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

Dans la moitié du XVIIème siècle, plusieurs bases principales servant à comprendre la morphologie des plantes ont été établies. Nehemiah Grew, Marcello Malpighi, Robert Hooke, Antonie van Leeuwenhœk 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 XVIIIème siècle forma 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 particulièrement connu, 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

Arabidopsis thaliana. Cette plante est un organisme modèle

Au cours du XXème, les connaissances sur l´anatomie des plantes se développèrent rapidement. Tandis qu´au début du siècle, le développement des tissus et organes fût spécifiquement étudié de manière descriptive, la seconde moitiée et particulièrement 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 XXème 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 a 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 réputée pour son ouvrage 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 moitiée du XXème siècle, la plante Arabidopsis thaliana commenca à être utilisée comme modèle d´étude du développement de la plante mais fût reconnue comme organisme modèle uniquement en 1998[5] quoique la première collection de plantes Arabidopsis thaliana mutantes fut produite autour de 1945[6].

Organismes, bases de donnés et outils

Les modèles d´étude principaux sont le maïs et Arabidopsis, mais depuis quelques années des organismes moins conventionnels sont aussi étudiés, tels que les Cycas ou bien le bryophite, Physcomitrella patens qui vient d´être séquencé. Il y a peu de temps, l'augmentation importante des génomes séquencés mais aussi des banques d'EST de différents plantes (Oryza sativa, Sorghum bicolor, Carica papaya etc.. ) permet une analyse bioinformatique des génomes stimulant les recherches en Evo-devo.

Notes et références

  1. Kaplan D, «The Science of Plant Morphology : Definition, History and Role in Modern Biology», dans Am. J. Bot. , vol.  88, no 10, 2001, p.  1711–1741 [lien DOI] 
  2. http ://www. cas. muohio. edu/∼meicenrd/ANATOMY/Ch0_History/history. html Plant Morphology : Timeline
  3. Collected Papers of Jeffrey EC
  4. Jeffrey CE, «The Origin of Parenchyma in Geological Time», dans Proc. Natl. Acad. Sci. , vol.  11, 1925, p.  106–110 [lien DOI] 
  5. Fink G, «Anatomy of a Revolution», dans Genetics, vol.  149, 1998, p.  473–477 
  6. TAIR : About [[Arabidopsis]


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