Les gènes du développement de la fleur

Les gènes MADS (acronyme formé à partir des initiales de 4 gènes MCM1 de la Levure, AGAMOUS d'Arabidopsis thaliana, DEFICIENS du Muflier, SRF humain) sont caractérisés par une séquence particulière de bases azotées [1]. D'abord découvert chez la Levure, ils se sont vite révélés être une famille très diversifiée de plusieurs centaines de gènes présents chez les Champignons, les Animaux et surtout les Végétaux [2]. Les protéines qu'ils produisent sont capables de se fixer sur l'ADN et d'en modifier l'activité. C'est de cette manière qu'ils interviennent dans le développement.

La fleur et les fous

Chez les Angiospermes, l'étude des mutations des gènes MADS APETALA (AP), PISTILLATA (PI), AGAMOUS (AG), SEPALLATTA (SEP) permet de montrer qu'ils contrôlent le développement de la fleur. En tout 7 gènes groupés en 5 classes suffisent à déterminer les 5 constituants d'une fleur: sépales, pétales, étamines, carpelles et ovules.

• classe A: APETALA 1 ou APETALA 2 (AP1 ou AP2)
• classe B: PISTILLATA (PI) et APETALA 3 (AP3)
• classe C: AGAMOUS (AG)
• classe D: SHATTERPROOF (SHP), SEEDSTICK (STK)
• classe E: SEPALLATA (SEP)

Les gènes MADS produisent des protéines qui s'associent par quatre pour former des tétramères. Chaque tétramère est capable de se substituer aux histones de la chromatine du noyau. Des gènes bien ciblés sont alors activés. Leur ADN est transcrit en ARN puis traduit en protéines par les ribosomes du cytoplasme.

En amont d'autres gènes interviennent pour transformer le petit groupe de cellules indifférenciées appelé méristème. Situé à l'extrémité d'une tige ou à l'aisselle d'une feuille, il donne une tige et des feuilles par défaut. Sous l'effet de facteurs externes, certains gènes sont activés et le transforment en méristème floral. C'est dans ce contexte que le gènes des classes A, B, C, D et E sont activés.

Gènes MADS et origine de la fleur

Les gènes du développement floral constituent une famille multigénique. Comme tels ils partagent une origine commune et proviennent de duplications géniques. Mais quelles sont leurs relations avec les gènes MADS des autres plantes terrestre?

Les gènes des classes A, E et C partagent des relations phylogénétiques avec des gènes de gymnospermes mais sont éloignés des gènes des autres plantes terrestres. Au contraire les gènes de la classe B (AP3 et PI) sont noyés au sein d'un clade contenant des gènes de tous les végétaux terrestres. Ce qui montre leur origine ancienne[6][5].

On connaît mal le rôle des gènes MADS dans le développement de l'appareil reproducteur du sporophyte des Fougères. Chez les Gymnospermes par contre on sait qu'il existe des homologues des classes B et C qui contrôlent le développement des cônes mâles ou femelles. L'histoire des Angiospermes a du débuter par une duplication génique donnant ensuite les gènes des classes C et D. Les fleurs n'avaient alors pas de pétales comme les Poivriers actuels. Une deuxième duplication a donné la classe A. En contrôlant des gènes de la pigmentation d'une couronne de feuille, ils allaient donner une innovation fondamentale: les pétales colorés et permettre la pollinisation par les Insectes.

Les gènes MADS des classes A, B, C, D, E contrôlent le développement des organes de la fleur des Angiospermes. Ce sont des gènes du développement ou gènes homéotiques. Ils constituent une famille multigénique apparue à la suite de duplications géniques suivies de mutations. Leur ancêtre commun est sans doute à rechercher chez les premières plantes à graines (ou à ovules).