Record battu pour Tmesipteris oblanceolata : Cette minuscule fougère possède le plus grand génome de tous les organismes de la planète.
En 2023, une équipe scientifique de l'Institut botanique de Barcelone (IBB-CSIC) est venue étudier cette fougère en Nouvelle-Calédonie, en collaboration avec des chercheurs locaux de l' IRD (UMR AMAP). Les résultats de cette étude, publiés dans la revue iScience le 31 mai 2024, ont convaincu le Guinness World Records de décerner à la fougère le "titre de plus grand génome".
Avec plus de 100 mètres d'ADN déroulé, l'espèce de fougère Tmesipteris oblanceolata contient plus de 50 fois plus d'ADN que l'homme et a détrôné l'espèce de plante à fleurs japonaise Paris japonica, qui détenait ce record depuis 2010.
Graphical abstract
© Auteurs de l'étude publiée sur iScience
Ainsi, la plante a en réalité obtenu trois titres du Guinness World Records : celui du plus grand génome végétal, le plus grand génome et le plus grand génome de fougère pour la quantité d'ADN contenue dans le noyau.
Tmesipteris oblanceolata
© Pol Fernandez
T. oblanceolata est une espèce rare de fougère que l'on trouve en Nouvelle-Calédonie et sur certaines des îles voisines telles que le Vanuatu. Le genre Tmesipteris est un groupe de plantes peu étudié, composé d'une quinzaine d'espèces, dont la plupart sont présentes dans les îles du Pacifique et en Océanie.
Jusqu'à présent, les scientifiques n'avaient estimé la taille des génomes que pour deux espèces de Tmesipteris - T. tannensis et T. obliqua - qui se sont toutes deux révélées contenir des génomes gigantesques, respectivement de 73,19 et 147,29 gigabases paires (Gbp).
En 2023, les auteurs principaux de la publication, les docteurs Jaume Pellicer et Oriane Hidalgo, de l'IBB, accueillis et accompagnés par David Bruy, botaniste à l'IRD (UMR AMAP), ont collecté des échantillons de Tmesipteris en Nouvelle-Calédonie, qui ont ensuite été analysés afin d'estimer la taille de leurs génomes. Il s'agissait d'isoler les noyaux de milliers de cellules, de les colorer et de mesurer la quantité de colorant liée à l'ADN dans chaque noyau - plus il y a de colorant, plus le génome est grand.
L'analyse a révélé que l'espèce T. oblanceolata possède un génome d'une taille record de 160,45 Gbp, soit environ 7 % de plus que celui de P. japonica (148,89 Gbp).
Mission terrain en Nouvelle-Calédonie
© Pol Fernandez
« Sur la base de nos recherches précédentes, nous avions anticipé l'existence de génomes géants chez les Tmesipteris. Cela dit, la découverte du plus grand génome de tous n'est pas seulement un exploit d'exploration scientifique, mais le résultat d'un voyage de près de quatorze ans dans la complexité et la diversité illimitées des génomes végétaux ». évoque le Dr Pellicer, chercheur en biologie évolutive.
À ce jour, des scientifiques du monde entier ont estimé la taille des génomes de plus de 20 000 organismes eucaryotes, révélant ainsi un large éventail de tailles de génomes. Il s'est avéré que ces tailles ont un impact profond non seulement sur l'anatomie des organismes, car les génomes plus grands nécessitent des cellules plus grandes pour les abriter et prennent plus de temps à se répliquer, mais aussi sur leur fonctionnement, leur évolution, ainsi que sur le lieu et le mode de vie.
Il est surprenant de constater que le fait d'avoir un génome plus grand n'est généralement pas un avantage. Dans le cas des plantes, les espèces possédant de grandes quantités d'ADN sont limitées à des plantes vivaces à croissance lente, sont moins efficaces en matière de photosynthèse et ont besoin de plus de nutriments (en particulier d'azote et de phosphates) pour croître et concurrencer avec succès leurs voisines au génome plus petit. À leur tour, ces effets peuvent influencer la capacité d'une plante à s'adapter au changement climatique et son risque d'extinction.
