Responsables annuellement de plus de 100 milliards de dollars de perte de production à l’échelle de la planète, les nématodes phytoparasites sont d’importants ravageurs de cultures. Parmi eux, les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont les plus dommageables. Ils se reproduisent de façon sexuée ou non. Contre toute attente, les espèces les plus répandues et les plus dévastatrices sont celles qui se reproduisent par voie strictement asexuée, faisant apparemment fi des avantages du brassage génétique que procure la reproduction sexuée.
Des chercheurs de l’Inra, de l’Université Côte d’Azur, du Genoscope (CEA) et du CNRS se sont intéressés aux raisons de ce succès hors normes. Les scientifiques ont mis en évidence des différences notoires entre les génomes des nématodes se multipliant de manière strictement asexuée et les autres. Les génomes des premiers se révèlent être trois à cinq fois plus gros que celui du nématode se reproduisant de façon sexuée, soit entre 185 et 300 Mégabases (Mb) contre 50 à 60 Mb.
Au sein d’une même cellule, ces génomes sont présents en plusieurs copies (de trois à quatre) avec une très forte divergence. L’analyse de l’histoire évolutive de ces copies de génomes montre qu’ils proviennent d’évènements d’hybridation. A l’inverse de la divergence élevée du génome nucléaire, au sein d’une même espèce, le génome mitochondrial de ces nématodes diverge très peu entre espèces différentes. Cela suggère que ces hybrides partagent un ancêtre maternel récent.
1 Ces travaux impliquent une équipe internationale dont, en France, l’Institut Sophia Agrobiotech (Inra, Univ. Côte d’Azur, CNRS), l’Institut de Génomique (CEA), le Laboratoire des Interactions plantes – microorganismes (Univ. Toulouse, Inra, CNRS), l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (CNRS, Univ. Côte d’Azur), l’unité Mathématiques et informatique appliquées de Toulouse (Inra) et le laboratoire Génomique métabolique (CNRS, CEA, Univ. Evry).
Explorant les conséquences fonctionnelles de l’origine hybride des nématodes à reproduction asexuée, les scientifiques ont montré que la structure de leur génome pourrait avoir un impact fonctionnel conséquent, susceptible de contribuer à leur succès. Ainsi, chez ces nématodes, plus de 60 % des copies de gènes présentes dans les régions dupliquées arborent des profils d’expression différents pour des protéines à fonction biochimique différente.
Lorsque les espèces sexuées disposent de deux allèles d’un même gène, quasiment identiques, les espèces asexuées possèdent en général trois à quatre copies très divergentes en termes de séquence et potentiellement en termes de fonction. Par ailleurs, leur génome est composé pour moitié d’éléments transposables - des séquences d’ADN mobiles répétées susceptibles de générer des mutations en se déplaçant et donc de jouer un rôle majeur dans les modifications que subit le génome - contre seulement un tiers pour celui du nématode pouvant se reproduire de manière sexuée.