L’histoire génétique de la laitue

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La laitue est le légume le plus répandu sur la table de salle à manger. C’est une composée de la famille des Asteracées et l’ancêtre des variétés cultivées est la Lactuca serriola. Elle fut déjà cultivée 2500 ans avant l’ère présente en Egypte et en horticulture seules les variétés à feuilles abondantes sont cultivées à quelques exceptions près. En Asie certaines laitues sont cultivées pour leur tige florale qui est comestible et en Egypte d’autres variétés sont appréciées pour l’huile de leurs graines. Pour y voir un peu clair dans l’évolution des variétés de laitue les ADNs de 260 cultivars de laitue ont été séquencés et la localisation sur l’ensemble des 10 chromosomes de la plante, depuis l’ancêtre L. serriola à ne pas confondre avec la scarole qui est une chicorée et non une laitue, de plus de 1 million de mutations ponctuelles (SNPs) ont été identifiées et 506821 d’entre elles ont été ultérieurement analysées. Le génome de la laitue, comme d’ailleurs celui de beaucoup de végétaux est plus complexe que celui de l’homme puisqu’il comporte 4,7 milliards de bases alors que le génome humain n’en comporte que 3,3 milliards dont 22300 gènes. Et pourtant celui de la laitue ne code que pour 22039 gènes.

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Chaque cultivar (par exemple pour la laitue romaine 31 spécimens ont été analysés) forme un sous-groupe génétique. Il y a 9 groupes distincts de cultivars comprenant également la laitue cultivée pour ses graines et la laitue dite atypique proche de la romaine. L’analyse des SNPs a permis de remonter dans le temps. C’est ainsi que la laitue a été domestiquée pour la première fois 10829 années avant l’ère présente dans le « Croissant Fertile » c’est-à-dire que la laitue faisait partie des premières plantes domestiquées par l’homme. Les premières divergences génétiques sont apparues 1922 ans avant l’ère présente et correspondent à l’apparition de la laitue en Chine. La romaine, la laitue frisée et la laitue-beurre ont divergé environ 500 ans avant l’ère présente. Aujourd’hui pour les 30 millions de tonnes de laitues produites chaque année (Europe : 2,4 millions de tonnes) tout ceci paraît anecdotique mais ce qui est intéressant de retenir est l’extrême stabilité de l’ensemble des gènes codant pour le métabolisme des flavonoïdes, certains de ces composés chimiques présentant des vertus médicinales et conférant parfois à la laitue son goût légèrement amer ainsi que les gènes impliqués dans la synthèse des anthocyanes comme par exemple pour « la feuille de chêne » ou la romaine rouges.

Source : doi : 10.1038/s41467-017-02445-9

Je n’ai pas trouvé les noms communs en français des cultivars représentés dans cette étude et donc j’ai traduit les noms  anglais. Mes lecteurs s’y retrouveront. Illustration : looseleaf = laitue à feuilles détachables, butterhead = laitue-beurre, crisphead=laitue croûtée ou frisée, oilseed=laitue oléagineuse, romaine=laitue romaine sont des cultivars de la laitue Lactuca sativa. L. saligna et L. virosa sont des ancêtres de L.sativa.  Prochain article dans cette même rubrique : la pomme de terre.

Des laitues pour se vacciner !

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La cellule végétale est pourvue d’un noyau qui contient l’ADN nucléaire, de chloroplastes et de mitochondries qui contiennent également de l’ADN. Il y a donc en théorie trois possibilités pour réaliser des plantes génétiquement modifiées à des fins thérapeutiques. On connait maintenant la séquence de l’ADN chloroplastique de nombreuses plantes comme le tabac ou encore la laitue et l’idée de faire produire par le chloroplaste des protéines à usage thérapeutique présente un avantage sur les plantes modifiées au niveau de l’ADN nucléaire. En effet, il n’y a pas de risques de dissémination de l’ADN du chloroplaste modifié puisqu’il ne se retrouve pas dans le pollen. De plus, quand l’insertion du gène étranger est correctement réalisée, la plante reste tout à fait normale, ce qui est loin d’être le cas lors d’insertion de gènes étrangers dans l’ADN nucléaire. Il faut dans ce dernier cas vérifier que le phénotype de la plante et sa croissance ne sont pas modifiés et cette étape entraine des coûts et des délais supplémentaires dans la mise au point des transgènes. Rien de tout ça avec l’insertion dans l’ADN du chloroplaste du gène dont on veut obtenir une production rapide et efficace.

Et quand le produit à usage thérapeutique est une simple protéine les avantages sont doubles puisqu’il suffit de manger la dite plante pour par exemple se vacciner contre la grippe ! Une bonne salade de laitues et on est vacciné. Même pas besoin de purifier l’antigène produit par la plante, une opération coûteuse lorsque l’on produit ce même vaccin avec des bactéries ou des levures. Il faut en effet purifier la protéine en question et le processus est complexe et requiert des investissements parfois considérables. Bref, un champ de laitues banal, une petite installation de broyage et de dessiccation pour obtenir une poudre comestible qui se conserve aisément à la température ambiante et le tour est joué.

Cette approche s’est développée depuis qu’on a appliqué cette technique à des souris hémophiles en leur donnant dans leur nourriture de la poudre de laitues produisant le facteur de coagulation sanguine dont elles sont déficientes. Et ça a parfaitement bien fonctionné. C’était en 2010. L’équipe du Professeur Henry Daniell a réitéré ses exploits à l’Université de Pennsylvanie en faisant exprimer par les chloroplastes de la laitue une protéine qui stimule la production d’insuline qui s’est révélée être active avec des souris diabétiques. Toute application thérapeutique par voie orale peut être envisagée avec des laitues modifiées comme un vaccin contre la poliomyélite. La Fondation Bill et Melinda Gates a décidé de financer un établissement en Inde dans ce but. Cette technique relativement simple à mettre en œuvre dite de translation chloroplastique a été appliquée pour produire le vaccin contre la grippe H1N1 en quelques semaines seulement mais comportant aussi l’étape de purification nécessaire pour les vaccins injectables.

Les champs d’application de cette technique sont immenses mais les goulots d’étranglement restent les essais cliniques et les autorisations de culture en plein champ qui se heurtent à une certaine obstruction administrative alimentée par des écologistes et peut-être des grands groupes pharmaceutiques qui voient d’un très mauvais œil qu’une simple laitue les prive de substantiels revenus. On en est là …

Source : University of Pennsylvania News Desk