SCIENCE ACTUALITÉS.fr

Le magazine qui se visite aussi à la Cité des Sciences

Reportages
Nature & Environnement

Dans le jardin d’un généticien

Côté coulisses, la « génétique quantitative » ressemble à s’y méprendre à du jardinage intensif. Mathieu Hanemian, 29 ans, chercheur à l’Institut national de la recherche agronomique (Inra), en fait l’expérience au quotidien. Reportage en botanique.

Mathieu Hanemian © P. Bertrand

La génétique mène à tout : Mathieu Hanemian le sait bien, puisque ce chercheur en biologie moléculaire passe le plus clair de son temps à… jardiner. Il sème, arrose, éclaircit et récolte des centaines de plantes dans une des grandes serres qu’abrite l’institut Jean-Pierre Bourgin, à deux pas du château de Versailles et de son parc dessiné par Le Nôtre. La proximité avec le jardinier du roi s’arrête là, car si Mathieu Hanemian revendique une filiation, c’est celle de Johann Gregor Mendel, botaniste et père de la génétique. Comme Mendel avec ses pois, Mathieu Hanemian cultive des générations d’Arabidopsis. Une plante qui ne paie pas de mine – petite, gracile, elle ne survit que trois mois – mais qui s’est imposée comme la plante modèle pour beaucoup de généticiens de la planète.

Connue aussi sous le nom « d’arabette des dames », l’Arabidopsis peut s’enorgueillir d’être le premier végétal dont le génome a été séquencé, en 2000. L’élu était un spécimen originaire de Pologne. Un détail qui a son importance, car l’Arabidopsis s’est adaptée à des environnements aussi extrêmes que les pentes glacées du Tadjikistan ou celles, douces et ensoleillées, des îles Canaries. C’est justement en croisant des arabettes d’origines variées que Mathieu Hanemian tente d’isoler les gènes qui jouent un rôle dans sa croissance et ceux qui lui confèrent une certaine tolérance à la sécheresse. Comme Mendel, qui observait des générations successives de pois aux graines ridées ou lisses, Mathieu croise deux Arabidopsis différentes et observe leur descendance sur parfois sept générations.

Je sème, je séquence, je resème, je reséquence…

Jardinier en blouse blanche et surchaussures, Mathieu partage son temps entre les serres où il cultive des pieds d’Arabidopsis et la paillasse du laboratoire où il scrute une partie de leur génome. Il alterne ainsi le phénotypage – l’observation de la plante et de sa croissance – et le génotypage – la lecture de son patrimoine génétique – en espérant trouver des liens qui les unissent.

Pour voir le diaporama en plein écran, cliquez ici.

On l’a vu, le cycle de vie d’une arabette est court : environ trois mois. Donc pour obtenir au moins sept générations successives, il faut presque trois années. Or, c’est exactement la durée du contrat qui lie Mathieu à l’institut Jean-Pierre Bourgin et l’Inra. Aussi Mathieu ne chôme-t-il pas, menant de front plusieurs projets sur différentes lignées. Il n’est pas seul dans l’aventure puisque comme lui, d’autres « postdocs » ont rejoint l’équipe dirigée par Olivier Loudet. Ils sont une dizaine de généticiens (postdocs et assistants ingénieurs) à se partager les tâches de jardinage et les lignées, à scruter des portions de plus en plus réduites de génome. Un effectif conséquent pour un projet financé à hauteur de presque 2 millions d’euros, sur cinq ans, par l’Union européenne. Même s’il est d’usage pour les laboratoires de chercher des financements extérieurs (l’Inra dont dépend l’institut Jean-Pierre Bourgin ne finance le laboratoire qu’à hauteur de 5 % de son coût de fonctionnement global), peu de structures peuvent se prévaloir d’une telle manne sur une aussi longue durée. Le projet, qui a débuté en 2010 pour s’achever en 2015, s’appelle Decode. Passée cette échéance, Mathieu Hanemian et presque toute l’équipe devront trouver un nouveau contrat, voire un nouvel employeur. La suite de sa carrière dépend donc en partie de ce qu’il va découvrir (un gène de croissance par exemple) et de la publication qui pourrait en résulter. En espérant que les équipes concurrentes – la Chine, l’Inde et le Brésil sont désormais très actifs dans le domaine – ne publieront pas avant lui la même découverte…

Pourquoi l’arabette plutôt que le colza ou la rose ?

Deux plants d'Arabidopsis à maturité © O. Loudet

Alors que d’autres végétaux rendent à l’homme de nombreux services, pourquoi l’arabette, de son vrai nom Arabidopsis thaliana, qui n’est qu’une plante pionnière*, sauvage, s’est-elle imposée comme la plante modèle utilisée par les scientifiques du monde entier ? L’arabette est tout d’abord facile à manipuler : elle est de petite taille et des centaines, voire des milliers de pieds, peuvent être cultivés dans des serres de dimensions modestes. Elle produit également un nombre important de graines en un temps très court : une économie de temps pour les chercheurs qui peuvent ainsi étudier la transmission d’un caractère sur plusieurs générations en seulement quelques mois. Enfin, l’arabette possède le plus petit génome de toutes les plantes à fleurs : seulement cinq paires de chromosomes qui portent environ 25 000 gènes.
* Une espèce pionnière est une espèce capable de coloniser un milieu pauvre en matière organique et aux conditions climatiques difficiles. Elles sont les premières à s’implanter dans un nouveau milieu.

Un équipement unique au monde

Face à cette concurrence, le laboratoire possède une carte maîtresse : deux « phénoscopes », des robots uniques au monde. Placés dans un espace confiné qui ressemble plus à une chambre forte qu’à une serre, ces robots contrôlent l’arrosage et enregistrent quotidiennement les paramètres de croissance de 1400 pieds d’Arabidopsis. Dans un ballet ininterrompu, les mottes défilent sur les robots : elles sont pesées pour mesurer leur teneur en eau, arrosées en fonction de ce résultat, et photographiées quotidiennement par deux caméras, l’une en lumière visible et l’autre en infrarouge. Ces caméras enregistrent pendant plus de trois semaines des différences de croissance souvent invisibles à l’œil nu : la densité du feuillage, sa surface, sa vitesse d’expansion et l’efficacité de la consommation d’eau. En agrégeant l’ensemble des données, Mathieu peut ainsi identifier les plantes dont le patrimoine génétique est optimal. Comme toutes les plantes qu’il a installées sur le phénoscope sont identiques, à l’exception d’une toute petite partie du génome qui diffère de l’une à l’autre, les résultats lui permettent d’isoler des combinaisons génétiques « gagnantes ».

Comme un joueur de loto qui multiplie les grilles, Mathieu Hanemian multiplie les lignées et les générations pour trouver l’oiseau rare parmi les 120 millions de paires de base du génome d’Arabidopsis. Il est parfois gagné par la fatigue - « faire une thèse pour semer des plantes, les récolter et les génotyper, ce qui est une technique de base en biologie moléculaire, ça fait un peu bizarre… » confie-t-il. Mais Mathieu continue de courir sa chance. Il lui reste un an pour y arriver.

Paloma Bertrand
Reportage réalisé dans le cadre des bourses d’échange chercheur/journaliste (Association des journalistes scientifiques de la presse d’information (AJSPI)/Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche)

A voir aussi : L’arabette, le meccano génétique, un documentaire de Emmanuel Laborie

Retour en haut