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FOCUS 9-3 Il existe environ 500 espèces végétales (0,2% des angiospermes) capables d’accumuler des concentrations importantes de métaux dans leurs parties aériennes. De manière remar-quable, 400 de ces espèces réparties dans une quarantaine de familles, accumulent plus de 0,1% (masse sèche) de nickel dans leur partie aérienne (Kramer 2010). Ces espèces hyperaccumulatrices vivent dans des sols ultra-mafiques ou serpentiniques riches en nickel, principalement dans des zones tropicales (par ex. Cuba, Nouvelle-Calédonie), mais également dans des régions tempérées (Europe). Ces plantes représentent aujourd’hui un atout important pour le développement de biotech-nologies durables comme la phytoremédiation des sols pollués, le phytomining ou la chimie verte (Losfeld et al. 2012). Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans l’accumulation du nickel sont encore très peu connus, car les espèces hyperaccumulatrices n’ont pas bénéficié des recherches et des outils développés pour les espèces modèles ou d’intérêt agronomique. Afin d’identifier les gènes impliqués dans l’hyperaccumulation du nic-kel chez les plantes, les NGS sont utilisées pour connaître les séquences génomiques de ces plantes ainsi que pour étudier l’expression des gènes. Le transcriptome de Psychotria gabriellae (aussi connu sous le nom de P. douarrei), une Rubiacée endémique de Nouvelle-Calédonie qui accumule jusqu’à 4% de nickel dans ses feuilles a d’abord été séquencé (Verbruggen et al. 2009). L’assemblage de novo des lectures obtenues par GS-FLX (Roche 454) a fourni 30.000 contigs et ainsi la première base de données de séquence de gènes exprimés pour cette espèce. Ont ensuite été identifiés et clonés des gènes codant pour des pro-téines membranaires capables de transporter des métaux (Kramer 2010). Un des transporteurs identifiés, homologue de la ferroportin qui transporte le fer dans les cellules de mammifères, est capable de transporter le nickel chez les plantes. De plus, l’expression de ce transporteur est moins importante chez l’espèce proche Psychotria semperflorens qui, bien que vivant en sympatrie avec P. gabriellae (Figure 9E), n’accumule pas le nickel. Ces résultats suggèrent que ce transporteur de la famille de la ferroportine participe à l’hyperaccumulation du nickel chez P. gabriellae. Ce type d’étude valorise le potentiel de la biodiversité d’espèces non-modèles. Dans la suite des recherches qui seront menées en collaboration avec des partenaires en Nouvelle-Calédonie et aux Pays-Bas, des approches seront mises en oeuvre pour comparer de façon globale et quan-titative le transcriptome d’espèces hyperaccumulatrices de nickel appartenant à des familles éloignées (P. gabriellae chez les Rubiaceae, Noccaea caerulescens chez les Brassicaceae), avec celui d’espèces proches non accumulatrices (P. semperflorens, Microthlaspi perfoliatum, respecti-vement). Sera ainsi identifiée et étudiée l’évolution des mécanismes moléculaires impliqués dans l’accumulation du nickel chez différentes familles d’angiospermes. PROSPECTIVE DE L’INSTITUT ECOLOGIE ET ENVIRONNEMENT DU CNRS 59 Evometonicks : les technologies NGS ouvrent la voie des recherches moléculaires sur les plantes hyperaccumulatrices de nickel Figure 9E. Psychotria semperflorens (gauche) et P. gabriellae (droite) observées en sympatrie en forêt humide sur sol ultramafique en Nouvelle-Calédonie. Dans ces conditions, P. gabriellae accumule plus de 1% de nickel dans ses feuilles, conduisant à une coloration rose en présence de dimethyl-glyoxime (insert), alors que P. semperflorens en accumule 100 fois moins. Les transcriptomes de ces espèces phylogénéti-quement proches peuvent être comparés afin d’identifier les gènes dont l’expression est liée à l’accumulation de nickel.


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