Une étude de 206 clones de riesling montre que les données épigénomiques expliquent mieux les variations d’une année à l’autre

Des chercheurs étudiant des vignes de riesling ont mis en évidence que les données génétiques et épigénétiques peuvent rendre compte de différentes composantes des variations des performances au vignoble d’une année à l’autre. Cette découverte pourrait, à terme, aider les sélectionneurs et les viticulteurs à choisir des clones dont les performances sont plus régulières dans des conditions changeantes.

Les travaux ont été publiés dans une prépublication mise en ligne le vendredi 6 novembre sur bioRxiv et n’ont pas été évalués par les pairs. L’étude a été menée par des scientifiques de la Hochschule Geisenheim University, en Allemagne, avec des collaborateurs australiens et de l’Université de Hohenheim.

Les chercheurs ont analysé 206 clones de riesling sur neuf saisons de végétation et étudié des caractères liés à la fois à la production et à la qualité du jus. Ils se sont intéressés à l’interaction génotype-environnement, un problème de longue date pour les cultures pérennes comme la vigne. Concrètement, cette interaction signifie qu’un clone performant une année peut être moins bien classé une autre année, en raison des variations météorologiques et d’autres conditions environnementales.

L’équipe a utilisé une méthode appelée UMR-seq, qui lui a permis d’établir des profils génomiques et épigénomiques appariés à partir de la même banque d’échantillons. Les données génomiques ont suivi les différences de séquence d’ADN, notamment les SNP. Les données épigénomiques portaient sur les régions non méthylées, un signal de méthylation de l’ADN susceptible de refléter des changements dans la régulation des gènes sans modifier le code génétique lui-même.

À partir de ces jeux de données appariés, les chercheurs ont évalué dans quelle mesure chaque niveau d’information expliquait les différences entre les clones et les variations de leur réponse d’une année à l’autre. Selon la prépublication, lorsque les modèles statistiques ne tenaient pas explicitement compte de l’interaction génotype-environnement, les effets environnementaux et résiduels représentaient la plus grande part de la variation des caractères mesurés, tandis que l’effet clonal principal était relativement modeste. Dans ce cas, les relations génomiques expliquaient la majeure partie de la variance clonale pour quatre des cinq caractères étudiés, et l’ajout d’une matrice de relations épigénomiques changeait peu les résultats.

Le tableau était différent lorsque les chercheurs modélisaient plus directement les effets d’interaction propres à chaque année. Dans ces analyses, le niveau épigénomique représentait une part substantielle de la variance de l’interaction génotype-environnement et contribuait davantage que le niveau génomique pour quatre des cinq caractères, ont écrit les auteurs. Cela suggère que l’épigénome pourrait être particulièrement utile pour comprendre pourquoi un même clone se comporte différemment d’une saison à l’autre.

L’étude a également montré que les deux niveaux de données ne mesuraient pas simplement la même chose de façons différentes. Les auteurs ont indiqué que les relations génomiques et épigénomiques mettaient en évidence des schémas distincts de reclassement des clones d’une année à l’autre : chacune révélait des variations différentes de leurs performances relatives lorsque les conditions changeaient au fil des saisons. En cartographiant les effets estimés les plus marqués sur des fenêtres génomiques, l’équipe a constaté que les signaux génomiques et épigénomiques les plus importants se situaient généralement dans des régions différentes, avec un chevauchement qui ne dépassait pas ce que le hasard aurait permis d’attendre.

Les résultats ne montrent pas que des marqueurs épigénétiques suffisent à prédire des performances stables au vignoble, et la prépublication ne propose pas d’outil directement utilisable pour sélectionner des clones. Ils indiquent néanmoins une piste pour améliorer la sélection des cultures multipliées par clonage, en combinant les données génomiques classiques et les données épigénomiques, notamment lorsque la variabilité d’une année à l’autre constitue une préoccupation majeure.

Cette possibilité dépasse le seul cadre théorique de la sélection végétale. En production viticole, les variations saisonnières peuvent influer à la fois sur le rendement en raisin et sur la composition du moût, deux facteurs qui façonnent l’offre et la qualité. Si de futurs travaux confirment que les données épigénomiques aident à repérer les clones dont les performances restent plus régulières dans des conditions variables, les sélectionneurs et les pépiniéristes pourraient à terme s’en servir pour orienter le choix des clones destinés aux vignobles confrontés à une météo instable. Toute application de ce type reste hypothétique et devrait être validée au-delà de cette prépublication.

L’article replace ces résultats dans le contexte plus large des défis liés à la sélection des cultures pérennes. Comme la vigne est multipliée par clonage et reste en place de nombreuses années, les décisions de sélection peuvent être coûteuses et difficiles à annuler. Un clone prometteur lors d’un essai limité peut ne pas donner les mêmes résultats dans la durée si ses performances sont très sensibles aux conditions annuelles. C’est pourquoi comprendre les facteurs qui déterminent la stabilité d’une année à l’autre est un enjeu central pour la viticulture et la sélection de la vigne.

Les auteurs ont déclaré que leurs résultats fournissaient une base pour étudier les facteurs moléculaires de l’interaction génotype-environnement et vérifier si les données génomiques et épigénomiques pouvaient améliorer la sélection de clones adaptés à des environnements variables. L’étude ne permet pas de trancher sur la durée de persistance des signaux épigénomiques ni sur la portée des résultats au-delà du riesling, d’un seul site ou des caractères examinés. Elle ne permet pas non plus de savoir si des schémas similaires apparaîtraient chez d’autres cépages ou dans d’autres cultures pérennes.

Ces travaux viennent néanmoins nourrir l’intérêt croissant pour le rôle que pourrait jouer la variation épigénétique dans l’explication de caractères agricoles que les marqueurs génétiques classiques ne permettent pas de saisir pleinement. Ici, le principal enseignement de la prépublication n’est pas que l’épigénomique remplace la génomique, mais que les deux semblent décrire des composantes différentes des performances. Pour la plupart des caractères, les relations génomiques étaient plus informatives sur les effets clonaux principaux, tandis que les relations épigénomiques éclairaient davantage une grande partie des variations liées aux interactions d’une année à l’autre.

L’article étant toujours une prépublication, ses méthodes et son interprétation n’ont pas encore été examinées par les pairs. Le jeu de données est néanmoins exceptionnellement vaste pour une étude sur les clones au vignoble : il couvre 206 clones de riesling sur neuf saisons et offre un premier aperçu de la manière dont des mesures génomiques et épigénomiques appariées pourraient servir à étudier l’instabilité de la production viticole au fil du temps.