Des chercheurs européens élucident le mystère des protéines NLR chez les plantes
Les protéines de résistance à domaines NOD / LRR (nucleotide binding/leucine rich repeat domains), appelées protéines NLR, figurent parmi les armes les plus importantes dont disposent les plantes pour se protéger de leurs ennemis, qu'il s'agisse de virus, de bactéries, de champignons ou même d'herbivores. Sans surprise, le bras de fer est permanent: les pathogènes des plantes changent en continu pour éviter d'être détectés par les protéines NLR et, de leur côté, les plantes innovent constamment et produisent de nouvelles variantes de protéine NLR. Les protéines NLR sont donc les protéines les plus variables codées par les plantes. Malgré tout, et bien qu'elles soient étudiées depuis plus de 20 ans, on ne sait pas encore très bien si toutes les protéines NLR (parfois présentes par centaines) générées par une plante ont une fonction spécifique ou si elles sont simplement produites «au cas où». Le projet NLR financé par l'UE a entrepris d'éclaircir ce mystère. «Nous avons commencé à nous y intéresser quand nous avons constaté que la plupart des gènes des protéines NLR sont seulement présentes dans certains membres de l'espèce Arabidopsis étudiés», explique Rui Wu, coordinatrice du projet. «On retrouve cependant certains des gènes dans toutes les plantes Arabidopsis, ce qui suggère qu'ils ont des rôles très précis.» Des compromis d'adéquation au niveau immunitaire Comprendre comment les phénotypes sont contrôlés par les génotypes est une question essentielle en biologie, et pour le projet NLRs. Présent dans l'ADN, le génotype est l'ensemble des gènes responsable d'un caractère particulier. De son côté, le phénotype est l'expression physique des traits observables de ce caractère. Pour une application scientifique plus plausible et plus pratique, en particulier dans le domaine agricole, il est essentiel de comprendre les gènes naturels et le mécanisme arbitré par le génotype qui sous-tend un phénotype. Dans ce contexte, les principales activités du projet NLR, qui portent sur le domaine général de la variation génétique naturelle, ont permis d'étudier en particulier les compromis en termes d'adéquation au niveau de l'immunité. «Nous savions déjà que certaines protéines NLR étaient néfastes pour la plante à partir du moment où aucun pathogène n'était à proximité, ce qui explique pourquoi les plantes essaient de les perdre dès que c'est possible», ajoute Mme Wu. L'objectif du projet était d'élucider le mystère des NLR présents dans toutes les plantes Arabidopsis. Les premiers résultats suggèrent que certaines des protéines NLR réduisent réellement l'activité de certaines de leurs homologues, évitant ainsi l'activation inopportune du système immunitaire et une altération de son adéquation par des NLR hyperactives. La polémique des OGM Un résultat pratique du projet a été l'amélioration des outils utilisés pour produire des plantes sans OGM et destinés à étudier les gènes importants, en utilisant le système CRISPR/Cas9, un outil perfectionné d'édition génomique. Selon Mme Wu, le débat sur les OGM est permanent. «Des tests sur le terrain sont nécessaires, tant au niveau universitaire qu'industriel, lors de la mise au point de nouveaux gènes importants liés à l'adaptation des plantes ou de la création de nouvelles variétés», souligne-t-elle. Toutefois, des autorisations longues à obtenir sont nécessaires pour pouvoir cultiver sur le terrain des plantes transgéniques traditionnelles à partir de séquençages d'ADN venant de l'étranger. Mme Wu a développé une boîte à outils de vecteur CRISPR/Cas9 efficace qui permet d'éliminer rapidement les transgènes étrangers utilisés pour l'édition génomique. Cette stratégie, qui s'est avérée efficace pour produire des suppressions majeures héritables de séquences d'ADN, assure en outre un débit élevé. Des implications importantes Dans le domaine de l'évolution, les résultats du projet concernant les interactions entre plante et pathogène auront d'importantes répercussions pour les cultivateurs industriels et les scientifiques spécialisés dans les plantes qui travaillent en université. Par ailleurs, la méthode rapide d'ingénierie génomique facilitant la suppression de séquences d'ADN étrangères, mise au point par le projet, sera elle aussi d'une grande aide pour les sélectionneurs.
