Une recherche récente a éclairé les origines génétiques des plantes domestiquées, en se concentrant particulièrement sur le chou-fleur (Brassica oleracea) et son cousin fractal, le romanesco. Pendant la domestication, les humains ont sélectionné les plantes les mieux adaptées à leurs besoins, entraînant d'importantes modifications génétiques.
Le chou-fleur et le romanesco présentent des apparences très différentes, le romanesco étant caractérisé par sa structure fractale composée de spirales de fleurettes coniques. Cette étude, publiée dans la revue Science, explore comment des changements génétiques accumulés au fil des siècles ont conduit à de telles formes complexes.
En utilisant Arabidopsis thaliana, un proche parent du chou, les chercheurs ont découvert que deux mutations génétiques spécifiques peuvent transformer des fleurs en petits choux. Cela suggère qu'un nombre limité de mutations sont essentielles pour convertir les structures végétales ancestrales en formes comestibles.
La croissance des plantes est influencée par une compétition entre les gènes 'de tige' et 'de fleur' au sein des bourgeons. L'étude a utilisé une combinaison d'expérimentation biologique, de modélisation mathématique et de simulations 3D pour isoler les mécanismes génétiques responsables de la structure du chou-fleur.
Dans les plantes normales, un gène appelé 'architecte floral' s'active dans les bourgeons floraux, appelant d'autres gènes floraux pour empêcher l'interférence des gènes de tige. Cependant, dans le chou-fleur d'Arabidopsis, les gènes floraux requis sont inactifs en raison des mutations, permettant aux gènes de tige de dominer.
Cela entraîne une réaction en chaîne où les bourgeons de tige modifiés produisent de nouveaux bourgeons floraux qui redeviennent des bourgeons de tige, créant un effet de compounding des tiges. La recherche indique que le chou-fleur et le romanesco partagent des mécanismes génétiques similaires, bien que le rythme de croissance et la structure du romanesco entraînent son apparence fractale distincte.
Les résultats ont des implications significatives tant pour la recherche que pour l'agriculture. Identifier les mutations responsables de ces formes uniques pourrait faciliter la domestication de choux verts sauvages présentant des avantages agricoles, tels que la résistance aux maladies et la tolérance à la température. Cette approche, appelée 'domestication de novo', vise à reproduire le long processus de domestication grâce à des techniques modernes d'édition du génome.
Christophe Godin est directeur de recherche à l'Inria, tandis que François Parcy dirige l'équipe 'Régulateurs du développement de la fleur' à l'Inrae.