Le 12 juin 2023
La nouvelle PHYTOMap montre des dizaines de gènes dans les tissus végétaux en 3D, ce qui pourrait fournir des indices sur la façon dont les plantes réagissent au changement climatique et aider les scientifiques à améliorer la résilience des cultures.
La nouvelle PHYTOMap montre des dizaines de gènes dans les tissus végétaux en 3D, ce qui pourrait fournir des indices sur la façon dont les plantes réagissent au changement climatique et aider les scientifiques à améliorer la résilience des cultures.
LA JOLLA — La vie cellulaire d'une plante est aussi vibrante que sa fleur. Dans chaque tissu végétal, de l'extrémité de la racine à celle de la feuille, des centaines de types de cellules transmettent des informations sur les besoins fonctionnels et les changements environnementaux. Une nouvelle technologie développée par les scientifiques de Salk permet désormais de capturer ce monde végétal interne avec une résolution sans précédent, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de la réaction des plantes aux changements climatiques et à des cultures plus résilientes.
La méthode, appelée PHYTOMap, peut capturer des tissus végétaux entiers (comme l'extrémité entière de la racine), au lieu d'une petite tranche et donne un aperçu des conversations biologiques complexes entre les cellules, ce qui est difficile en deux dimensions.
La méthode a été détaillée dans Nature Plants le 12 juin 2023, et les chercheurs s'attendent à ce que PHYTOMap soit rapidement popularisé par la communauté scientifique mondiale.
« PHYTOMap nous permet d'examiner des dizaines de gènes végétaux et de voir quelles cellules expriment ces gènes, comment les cellules s'influencent mutuellement et comment l'architecture tissulaire influence ces cellules », explique le professeur Salk. Joseph Ecker, directeur du Laboratoire d'analyse génomique et chercheur à l'Institut médical Howard Hughes. « Nous pouvons ensuite utiliser ces réponses pour améliorer les cultures, prédire les réactions des plantes au changement climatique, et bien plus encore. »
Les techniques d'imagerie existantes ne permettent d'observer qu'un nombre limité de gènes dans un seul type de tissu végétal et nécessitent de modifier le patrimoine génétique des plantes (création de lignées transgéniques). PHYTOMap (abréviation de Plant Hybridization-based Targeted Observation of Gene Expression Map) permet aux chercheurs d'étudier des dizaines de gènes simultanément sans aucune manipulation génétique fastidieuse de la plante.
« PHYTOMap a permis de cartographier en 3D divers gènes spécifiques à certains types de cellules à des emplacements attendus des extrémités des racines », explique Tatsuya Nobori, chercheur postdoctoral au laboratoire d'Ecker. « Nous pouvons désormais utiliser PHYTOMap pour répondre à des questions plus complexes, comme la façon dont les différents types de cellules réagissent entre eux et à leur environnement. »
En plus d’être puissant, PHYTOMap est également accessible : la technique utilisée est relativement standard et le coût associé est relativement minime.
« Avec PHYTOMap, nous pourrons poser de nombreuses questions biologiques inédites. J'ai hâte d'utiliser cette méthode pour observer comment les plantes interagissent avec les micro-organismes environnants », déclare Nobori.
« PHYTOMap simplifie considérablement la visualisation des cellules dans les tissus végétaux : plus besoin de modifier le patrimoine génétique de la plante ni de marquer les cellules avec des marqueurs colorés », explique Ecker, également titulaire de la chaire Salk International Council en génétique. « Je suis impatient de voir comment PHYTOMap propulse les travaux visant à comprendre la régulation des gènes des plantes au cours du développement normal et dans diverses conditions environnementales, et comment il peut contribuer à l'optimisation de l'agriculture. »
À l’avenir, le laboratoire Ecker utilisera PHYTOMap pour mieux comprendre la régulation des populations cellulaires dans divers tissus végétaux afin de concevoir des cultures plus résistantes au changement climatique.
Parmi les autres auteurs figurent Marina Oliva et Ryan Lister de l’Université d’Australie occidentale.
Le travail a été soutenu par une bourse à long terme du programme scientifique Human Frontiers (LT000661/2020-L) et par le Howard Hughes Medical Institute.
Protocole : Protocols.io
Titre : PHYTOMap dans les extrémités des racines d'Arabidopsis
Auteurs : Tatsuya Nobori, Joseph Ecker
Lien : https://www.protocols.io/view/phytomap-in-arabidopsis-root-tips-rm7vzbp4xvx1/v1
DOI: 10.1038/s41477-023-01439-4
BLOG
Nature Plants
AUTEURS
Tatsuya Nobori, Marina Oliva, Ryan Lister, Joseph Ecker
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L’Institut Salk est un institut de recherche indépendant à but non lucratif, fondé en 1960 par Jonas Salk, inventeur du premier vaccin antipoliomyélitique sûr et efficace. Sa mission est de mener des recherches fondamentales, collaboratives et audacieuses pour relever les défis les plus urgents de la société, tels que le cancer, la maladie d’Alzheimer et la vulnérabilité de l’agriculture. Ces travaux scientifiques fondamentaux sous-tendent tous les efforts de recherche translationnelle, générant des connaissances qui permettent la mise au point de nouveaux médicaments et des innovations à l’échelle mondiale.
