Un gène de vigne sauvage renforce la résistance de la vigne cultivée au mildiou

Des chercheurs ont cartographié la famille de la vigne à l’échelle chromosomique et identifié chez une vigne sauvage un gène de résistance aux maladies qui, lors de tests en laboratoire, a aidé la vigne cultivée à résister au mildiou, une maladie responsable de pertes importantes dans les vignobles.

Publiée dans Nature Plants, l’étude porte sur l’évolution des Vitaceae, la famille végétale qui comprend les vignes cultivées et leurs parentes sauvages. Les chercheurs indiquent que l’histoire évolutive de cette famille reste mal connue, malgré l’importance de la vigne pour l’agriculture et les sociétés humaines. Pour y remédier, ils ont réalisé des assemblages de génomes à l’échelle chromosomique et les ont utilisés pour comparer des espèces de l’ensemble de la famille.

L’une des découvertes les plus concrètes concerne une espèce sauvage, Vitis bellula. L’équipe a identifié un gène de résistance aux maladies appelé VbRpv35 et indique que son expression chez Vitis vinifera, l’espèce utilisée pour la majorité des raisins de cuve dans le monde, a renforcé la résistance au mildiou. Ce résultat désigne une nouvelle cible potentielle pour des travaux de sélection et de biotechnologie visant à améliorer la résilience des vignes.

Les enjeux pourraient dépasser largement la génétique végétale. Le mildiou fait partie des maladies qui peuvent contraindre les vignobles à recourir massivement aux traitements phytosanitaires. Si le gène se révèle utile dans les programmes de sélection, il pourrait à terme contribuer à réduire l’usage de produits chimiques et les risques de production dans les vignobles qui approvisionnent les filières du vin, du jus de raisin et d’autres boissons à base de raisin. Tout effet commercial dépendra de tests supplémentaires, de travaux de sélection et de démarches réglementaires.

Les travaux génomiques plus larges présentés dans l’article répondent également à des questions fondamentales sur l’évolution des espèces apparentées à la vigne. Les chercheurs ont analysé des espèces couvrant environ 70 millions d’années d’évolution au sein de la famille. Leurs résultats phylogénomiques situent Ampelopsis plus près de Parthenocissus et de Vitis, précisant ainsi les liens entre les principales branches de la famille.

L’équipe a également suivi l’évolution des caryotypes, c’est-à-dire du nombre et de l’organisation des chromosomes. Cette analyse montre que l’organisation chromosomique est restée relativement conservée au sein de Vitis, le groupe qui comprend les vignes cultivées et de nombreuses vignes sauvages. En revanche, deux autres lignées de la famille, Tetrastigma et Cissus, ont connu une réorganisation chromosomique beaucoup plus importante. Ces résultats suggèrent que certaines branches de la famille ont conservé une structure génomique plus stable, tandis que d’autres ont subi des changements plus marqués.

L’étude s’est aussi intéressée à ce que les chercheurs décrivent comme un pan-génome 3D. Cette approche ne se limite pas à comparer les séquences d’ADN : elle examine également la façon dont le génome est replié et organisé à l’intérieur du noyau cellulaire. Selon l’article, les variants structuraux — c’est-à-dire des changements de grande ampleur dans le génome, tels que des insertions, des délétions et des réarrangements — ont contribué aux différences observées dans les compartiments A/B et les domaines associés topologiquement, deux caractéristiques utilisées pour décrire l’organisation tridimensionnelle des chromosomes. Les chercheurs ont également constaté que les variants structuraux étaient moins fréquents aux limites de ces domaines, ce qui pourrait indiquer que certaines parties de l’architecture du génome sont soumises à des contraintes plus fortes.

Une autre partie importante de l’article porte sur les gènes NLR, une catégorie de gènes immunitaires végétaux impliqués dans la reconnaissance des agents pathogènes. Les chercheurs indiquent que les transposons Helitron, des éléments d’ADN mobiles capables de se déplacer dans le génome, ont contribué à l’expansion de ces gènes de résistance aux maladies chez Vitis et à la régulation de leur expression. En résumé, l’étude suggère que des fragments d’ADN mobile ont contribué à façonner une partie du système immunitaire de la vigne au cours de l’évolution.

Ce lien entre transposons et gènes de résistance est important, car il met en évidence un mécanisme, et pas seulement une liste de gènes. Les sélectionneurs et les généticiens cherchent souvent à comprendre pourquoi certaines familles de gènes s’étendent, comment elles sont régulées et d’où vient la diversité utile. L’article avance que les Helitrons ont joué un rôle déterminant dans ce processus pour les gènes de résistance de la vigne, ce qui pourrait aider les chercheurs à repérer plus efficacement de nouvelles sources de résistance aux maladies dans le matériel végétal sauvage.

Ces résultats s’inscrivent également dans une tendance plus générale des sciences agronomiques : exploiter les espèces sauvages apparentées aux cultures pour trouver des caractères utiles. Les vignes cultivées peuvent produire des fruits de grande qualité, mais elles sont souvent vulnérables aux maladies. Les espèces sauvages peuvent posséder des gènes qui ont été perdus ou atténués, ou qui n’ont jamais été présents dans les lignées domestiquées. En constituant des assemblages génomiques détaillés pour plusieurs espèces de la famille, les chercheurs ont créé une ressource qui pourrait faciliter la recherche de ces caractères et leur intégration dans les programmes de sélection.

L’article indique que les ressources génomiques issues de l’étude sont destinées à la fois à améliorer les vignes et à soutenir plus largement les recherches sur l’évolution des plantes à fleurs. En plus de l’article scientifique, les chercheurs ont déposé les données brutes de séquençage et les assemblages de génomes dans des bases de données publiques, ainsi que des annotations et des modèles de chromosomes ancestraux inférés, afin que d’autres scientifiques puissent les exploiter dans le cadre de recherches ultérieures.

Pour la viticulture, le résultat immédiat n’est pas une nouvelle variété prête à être plantée dans les vignobles, mais une piste génétique plus solide. Le gène VbRpv35 identifié devient désormais un candidat à valider dans d’autres fonds génétiques et conditions de culture, tandis que la carte comparative plus large de la famille de la vigne offre aux sélectionneurs une vision plus claire des sources potentielles de caractères de résistance utiles.