L’hybridation somatique

Si la reproduction sexuée permet la transmission des génétiques du cytoplasme maternel, la fusion de protoplastes permet une hybridation des noyaux ainsi que celle des cytoplasmes. Ceci qui est intéressant dans le transfert caractères à hérédité cytoplasmique, comme la stérilité mâle. Il s’agit d’une hybridation somatique car non issue de cellules reproductrices de la plante ( Soma = corps).

Melchers et al., 1978 réalisèrent la première fusion de protoplastes différents, par la recherche de tomates cultivables à basse température, tomate avec la pomme de terre : la pomate qui en résulte est une espèce stérile (théorique).

• La fusion de protoplastes sur la pomme de terre, Solanum tuberosum avec des espèces sauvages d’Amérique du Sud Solanum brevidens afin d’introduire des gènes de résistance au virus de l’enroulement, aux virus Y et X, au mildiou et à la pourriture bactérienne due à Erwinia.

Les hybrides somatiques (figure 2)

Lors de la fusion de protoplastes, il existe des degrés de fusion variables:

• Fusion des noyaux et des cytoplasmes

Ce phénomène peut être utilisé pour transférer des gènes nucléaires, avec cependant la recherche d’hybrides somatiques asymétriques, où seuls quelques fragments d’ADN du parent donneur seront introduits dans l’espèce receveuse, car la fusion importante de génomes aboutit à des plantes souvent stériles comme la pomate. Ce transfert partiel, est obtenu par irradiation ménagée des protoplastes (rayons x ou Y) avant la fusion.

• Fusion unique des cytoplasmes : les cybrides

Souvent, la fusion des noyaux n’a pas lieu, et un seul noyau subsistera, associé à un cytoplasme recombiné (recombinaison des mitochondries, es chloroplastes de l’un des deux parents sont souvent éliminés ).

L’obtention de ces cybrides peut être également provoquée, par irradiation létale des cellules du parent donneur (inactiver le noyau). Ainsi, Seuls les mitochondries et les chloroplastes sont transférés. Le parent receveur peut en plus être traité à l’iodo-acétate, entraînant le blocage de ses organites. Ainsi, les cybrides issus de la fusion seront constitués du noyau du parent receveur et des organites du parent donneur.

Les caractères à transmission cytoplasmiques sont aussi importants exemple: la stérilité mâle cytoplasmique résultant de l’interaction noyau-mitochondrie ainsi que la résistance aux herbicides codée par l’ADN chloroplastique.

APPLICATIONS DE  L'HYBRIDATION SOMATIQUE

Le colza Brassica napus est issu d’un croisement naturel entre la navette B. campestris et le chou B. oleracea. Des hybrides entre variétés de l’espèce Brassica napus présentent un fort hétérosis. Aussi, afin de contrôler les croisements pour l’obtention de semences de variétés hybrides, il a fallut rendre cette espèce hermaphrodite à stérilité mâle cytoplasmique qui conduise à des plantes uniquement femelles.

Chez une variété de radis japonais, le chercheur H. Ogura, en 1968, a découvert une stérilité mâle spontanée contrôlée par le cytoplasme qui, depuis, porte son nom. Les chercheurs ont alors supposé qu’une plante qui aurait le noyau, les chloroplastes du colza et les mitochondries du radis serait un colza mâle-stérile. Pour obtenir ce colza, des techniques de fusion de protoplastes ont été mises en œuvre. Ceci s’est déroulé en deux étapes :

• Introduction dans le colza de la stérilité mâle du radis par voie sexuée. La stérilité mâle du radis, introduite au départ dans le chou, a été transférée ensuite dans le colza par une série de rétrocroisements. On disposait ainsi de colzas mâles-stériles, à cytoplasme de radis Ogura. Toutefois, ils présentaient des déficiences chlorophylliennes en raison de la présence de chloroplastes de radis peu fonctionnels dans ces colzas et une absence de nectaires nécessaires à une pollinisation réalisée presque exclusivement par les abeilles.

• Fusion de protoplastes entre ces colzas mâles-stériles et des colzas normaux. Elle a été réalisée et a permis de sélectionner, parmi des plantes régénérées, celles qui ne montraient pas de déficience chlorophyllienne (elles possédaient des chloroplastes de colza) et une stérilité mâle cytoplasmique avec des fleurs nectarifères (elles possédaient des mitochondries recombinées entre radis et colza).

Les techniques de fusion de protoplastes

• La fusion par des méthodes chimiques. On peut neutraliser la charge électrique des protoplastes par des cations Ca2+ et un pH élevé. Ensuite, on met les protoplastes en présence de polyéthylène glycol (PEG) qui provoque une forte agrégation des cellules et déstabilise la membrane plasmique. Après retour par dilution à des conditions initiales, les protoplastes fusionnent.

• La fusion par des méthodes électriques. Cette technique, l’électrofusion, plus récente, utilise des champs électriques intenses et de courte durée, qui, en déstabilisant les membranes, entraînent la fusion des protoplastes.