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La matière noire biologique, dont on pensait auparavant qu’elle n’avait aucune fonction, s’avérerait vitale pour la reproduction. Cette nouvelle étude a en effet révélé que la région du génome dépourvue de protéines était essentielle au bon développement des organes reproducteurs mâles et femelles.

90 à 98 % d’ADN non codant

Dans le cadre de ces nouveaux travaux présentés dans la revue Nature Communications, des scientifiques de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa ont montré que la « matière noire biologique », également connue sous le nom de séquences d’ADN non codantes, avait une influence majeure sur le développement et la capacité de reproduction des plantes de riz mâles et femelles.

« Le riz est l’une des principales cultures mondiales et constitue l’aliment de base dans de nombreux pays, y compris au Japon », explique Reina Komiya, auteur principal de l’étude. « Des recherches supplémentaires sur la façon dont ces régions génomiques affectent la reproduction des plantes pourraient potentiellement conduire à une augmentation de la productivité et à des rendements plus stables du riz. »

De nombreuses études antérieures se sont concentrées sur les gènes, segments d’ADN régissant la production de protéines. Cependant, chez les créatures complexes telles que les plantes et les animaux, une grande partie du génome (environ 90 à 98 %) ne code pas pour les protéines, et la taille de cet « ADN non codant » a longtemps représenté une source de confusion pour les biologistes. Ce qui lui a valu le surnom de « matière noire » du génome.

Cependant, des recherches plus récentes suggèrent que beaucoup de ces régions génomiques non codantes, ou ARN non codants, pourraient avoir des fonctions spécifiques. Actuellement, de nombreux types d’ARN non codants, dont la longueur varie de 20 nucléotides à près de 200, ont été identifiés, mais bien qu’il ait été démontré qu’ils jouent un rôle majeur dans la régulation globale de l’expression des gènes, leur fonction précise reste encore à découvrir.

Le rôle essentiel du microARN2118 pour le développement et la reproduction du riz

Komiya et son équipe se sont penchés sur les ARN spécifiques à la reproduction. « Ce sont des ARN non codants qui sont produits au fur et à mesure de la formation du système reproducteur. Je voulais découvrir le rôle qu’ils jouent dans le développement des étamines et des pistils, les organes reproducteurs mâles et femelles des plantes », explique le chercheur.

Au cours de leurs expériences, ceux-ci ont créé une souche de riz en supprimant une région du génome contenant un grand nombre de copies d’une séquence d’ADN spécifique provoquant la formation du microARN2118. Ce qui s’est traduit par des anomalies dans la structure des organes reproducteurs mâles et femelles rendant l’espèce stérile, et a permis à l’équipe de déterminer que celui-ci s’avérait indispensable à leur bon développement.

Il s’est par ailleurs avéré que le microARN2118 déclenchait le clivage d’une longue séquence d’ARN non codant et produisait un grand nombre de petites molécules d’ARN (appelées ARN secondaires), dont les scientifiques espèrent révéler la véritable fonction lors de futures recherches.

« La reproduction est un phénomène important de transmission de l’information génétique à la génération suivante et est essentielle pour maintenir un rendement stable. Cependant, le développement du système de reproduction est complexe et nombre de ses aspects restent encore inconnus », conclut Komiya.

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