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Le génome et l’épigénome de la pomme décodés (Nature Genetics 5 juin 2017)

Un consortium international, mené par l’Inra et réunissant des chercheurs en France, en Italie, en Allemagne, aux Pays Bas et en Afrique du Sud, a pu obtenir un génome du pommier de très haute qualité, en combinant les dernières technologies de séquençage de l’ADN à celles de la cartographie classique. Ce génome permet aux chercheurs d’avoir une vision sans précédent sur la composition et l’évolution du génome d’un arbre, et ouvre de nouvelles perspectives pour la création de nouvelles variétés, notamment pour réduire l’utilisation de pesticides. Ces résultats ont été publiés dans Nature Genetics le 5 juin 2017.

De gauche à droite un fruit de 'Golden Delicious', un fruit du double-haploïde #13 dont le génome a été séquencé, et un fruit du double-haploïde #18, génétiquement identique au #13. La différence de taille de fruits entre les deux double-haploïdes est due à des différences épigénétiques identifiées autour de gènes clés impliqués dans le développement du fruit © E. Bucher
Mis à jour le 24/07/2017
Publié le 06/06/2017
Nature Genetic, juillet 2017
Nature Genetic, juillet 2017

La pomme est un des fruits les plus consommés au monde, et représente 84,6 millions de tonnes produites chaque année. Afin de pouvoir sélectionner plus efficacement les nouvelles variétés de pommier il est indispensable d’avoir accès à un génome de haute qualité. Cela permet d’effectuer des études génétiques et épigénétiques  indispensables à l'identification de gènes clés impliqués par exemple dans la texture du fruit, ou la résistance aux maladies.

 

Un consortium international, porté par Etienne Bucher, directeur de recherche à l’Inra et responsable de l’équipe EpiCenter à l’unité IRHS, a obtenu un génome de très haute qualité grâce à l'utilisation des toutes dernières technologies de séquençage. Ce génome permet aux chercheurs d’avoir une vision sans précédent sur la composition et l’évolution du génome d’un arbre.

 

Schéma représentant les 17 chromosomes du pommier ;Les liens de couleurs entre les chromosomes représentent les régions dupliquées.. © Nature Genetics - Inra - Université d'Angers, E. Bucher
Schéma représentant les 17 chromosomes du pommier ;Les liens de couleurs entre les chromosomes représentent les régions dupliquées. © Nature Genetics - Inra - Université d'Angers, E. Bucher
Afin de décoder la quasi-totalité du génome de la pomme, Etienne Bucher et son équipe de l’UMR IRHS (Inra - Agrocampus Ouest – Université d’Angers) ont monté et coordonné un consortium international réunissant des chercheurs en France, en Italie, en Allemagne, aux Pays Bas et en Afrique du Sud. En combinant les dernières technologies de séquençage de l’ADN à celles de la cartographie classique, le consortium a pu obtenir un génome de très haute qualité. En s'appuyant sur une carte génétique à haute densité de marqueurs, le génome a pu être assemblé en 17 pseudo-molécules, représentant les 17 chromosomes du pommier. D'une taille totale de 649.3 Mb assemblé en 280 fragments, ce génome comporte 42140 gènes. Ce génome permet aux chercheurs d’avoir une vision sans précédent sur la composition et l’évolution du génome d’un arbre.

Ce nouveau génome a par exemple permis aux chercheurs d’identifier des réarrangements importants qui se sont produits dans le génome de la pomme il y a environ 21 millions d’années. Ces changements pourraient être dû à l’émergence des montagnes de Tian Shan (Kazakhstan), la région d’origine de la pomme. Ces évènements géologiques et environnementaux auraient contribué à l’évolution contrastée de l'ancêtre commun du pommier et du poirier.

Avec ce génome de très haute qualité, les chercheurs ont pu conduire des études épigénétiques (la transmission d’information indépendamment de la séquence de l’ADN). Cela leur a permis de mettre en évidence que des marques épigénétiques peuvent influencer le développement du fruit à travers l’expression différentielle des gènes.

Ce génome est un outil indispensable pour toute la communauté travaillant sur l’amélioration de la pomme : il va notamment permettre d’accélérer la création de nouvelles variétés plus résistantes pour réduire l’utilisation de pesticides.

Partenaires : Ce projet a été financé par la région Pays de la Loire (bourse ConnecTalent), l’Université d’Angers, l’INRA, le projet européen FruitBreedomics, la Provincia autonoma di Trento, la Max Planck Society et la Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Publication associée : Nicolas Daccord, Jean-Marc Celton, Gareth Linsmith, Claude Becker, Nathalie Choisne,    Elio Schijlen,    Henri van de Geest, Luca Bianco, Diego Micheletti, Riccardo Velasco,    Erica Adele Di Pierro,    Jérôme Gouzy, D Jasper G Rees,    Philippe Guérif, Hélène Muranty, Charles-Eric Durel, François Laurens, Yves Lespinasse, Sylvain Gaillard, Sébastien Aubourg, Hadi Quesneville, Detlef Weigel, Eric van de Weg, Michela Troggio & Etienne Bucher. High-quality de novo assembly of the apple genome and methylome dynamics of early fruit development. Nature Genetics, Vol. advance online publication (05 June 2017), doi:10.1038/ng.3886

Les agents de l’UMR IRHS ayant contribué à obtenir le génome de très haute qualité, devant le pommier double haploïde ‘Golden Delicious’ ayant servi à assembler la séquence : Etienne Bucher, Sylvain Gaillard, Sébastien Aubourg, François Laurens, Jean-Pierre Renou, Jean-Marc Celton, Charles Eric Durel et Nicolas Daccord (de gauche à droite sur la photo), ainsi que Hélène Muranty, Yves Lespinasse et Philippe Guérif (absents sur la photo). © Inra, N. Mansion
Les agents de l’UMR IRHS ayant contribué à obtenir le génome de très haute qualité, devant le pommier double haploïde ‘Golden Delicious’ ayant servi à assembler la séquence : Etienne Bucher, Sylvain Gaillard, Sébastien Aubourg, François Laurens, Jean-Pierre Renou, Jean-Marc Celton, Charles Eric Durel et Nicolas Daccord (de gauche à droite sur la photo), ainsi que Hélène Muranty, Yves Lespinasse et Philippe Guérif (absents sur la photo) © Inra, N. Mansion

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire, Occitanie-Toulouse, Versailles-Grignon

En savoir plus

Pommier double haploïde ‘Golden Delicious’ : cet arbre, sélectionné à l'Inra à Angers par l’équipe d’Yves Lespinasse, représente une ressource formidable pour la génomique et l’épigénomique qui n'avait pas été exploitée jusqu'à présent.

Un premier séquençage du génome du pommier domestique réalisé en 2010 : un consortium international de recherche, auquel a contribué l'Inra Pays de la Loire, a réalisé le séquençage d’un premier brouillon du génome du pommier domestique (Malus  domestica) en 2010, avec le décryptage d’une séquence de 740 millions de paires de bases (plus de 50 000 gènes identifiés).
http://www.inra.fr/Entreprises-Monde-agricole/Resultats-innovation-transfert/Toutes-les-actualites/genome-pomme

Ce travail avait permis l'obtention d'une première ébauche de génome, mais qui contenait de nombreuses erreurs et ne contenait pas les portions du génome comprenant les éléments transposables, limitant son utilité pour nombre d'études génomiques et épigénétiques.