On a retracé l'histoire évolutive de l'aubergine !



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Comment l’aubergine est devenue asiatique. Une histoire de génomes, d’éléphants et d'impalas…

Le contexte évolutif de l’aubergine était jusqu’à récemment très peu connu. Les archives et les données génétiques avaient révélé que si la plupart des espèces sauvages apparentées à l’aubergine étaient africaines, c’était en Asie qu’avait eu lieu le processus de domestication. Des chercheurs de l’Université de Rennes 1 et des Muséums d’histoire naturelle de Londres (Natural History Museum) et de Finlande (Université d’Helsinki) viennent d’obtenir la première hypothèse solide concernant l’origine de l’aubergine et des espèces sauvages qui lui sont directement apparentées. Parmi cette équipe internationale, on retrouve Xavier Aubriot. Xavier est botaniste et a effectué une année d'ATER (2017-2018) au sein du laboratoire ECOBIO (équipe EGA 'Evolution Génome Adaptation' de Malika Ainouche) de l'OSUR. Dans le cadre de cet ATER, il a donc travaillé à la publication de résultats inédits sur l'histoire évolutive de l'aubergine (Solanum melongena L.) et des espèces qui lui sont directement apparentées. Ces travaux sont publiés en août 2018 dans la revue American Journal of Botany.


C’est dans le cadre de cette étude que les chercheurs ont séquencé le génome chloroplastique de l’aubergine et de 22 espèces directement apparentées à l’aubergine. En comparant ces génomes entre eux, ils espéraient élucider l’histoire évolutive du groupe de l’aubergine. Cette équipe de recherche a obtenu une hypothèse évolutive solide et a montré comment deux lignées distinctes ont émergé ; l’une comprend un groupe d’espèces Africaines et l’autre l’espèce sauvage à partir de laquelle l’aubergine a été domestiquée…

« Presque toutes les espèces du groupe de l’aubergine habitent des savanes de basse altitude ainsi que des milieux plus ou moins arides ; plusieurs sont répandues sur une grande partie du continent africain. Nos résultats suggèrent que la zone de répartition du groupe s’est considérablement agrandie durant les deux derniers millions d’années. » indique Xavier Aubriot, premier auteur de cette étude.


L’histoire de l’aubergine commence seulement à prendre forme…

L’aubergine (Solanum melongena) est une espèce qui fait partie du genregéantSolanum (environ 1400 espèces) au sein de la famille des Solanacées. Ce genre comporte notamment deux autres espèces d’intérêt économique majeur, la tomate et la pomme de terre. Mais contrairement à ces deux dernières espèces, l’aubergine n’est pas originaire des Amériques mais d’Asie. Les archives chinoises et indiennes ainsi que les données génétiques ont montré que l’aubergine a été domestiquée quelque-part dans la région du sud de la Chine et du nord de l’Inde. Ce n’est que récemment que les biologistes spécialisés dans la description de la biodiversité, les taxonomistes, ont identifié les espèces sauvages apparentées à l’aubergine. De façon surprenante, la plupart de ces espèces habitent les savanes africaines.

« Comprendre l’histoire évolutive d’un groupe d’organisme nécessite de longues heures d’études des collections muséales, telles que celles conservées au Muséum d’histoire naturelle de Londres » insiste Sandra Knapp du Natural History Museum, « Résoudre l’identité des espèces sauvages permet de déterminer quelle sont leurs zones de répartition ; ceci nous fournit des outils pour essayer de mieux comprendre comment les groupes d’êtres vivants se sont diversifiés. »

L’équipe de recherche a montré que le groupe contenant l’aubergine s’est diversifié il y a environ 2 million d’années, depuis le nord-est de l’Afrique. Ce groupe s’est ensuite répandu vers l’est, jusqu’en Asie tropicale, ainsi que vers le sud-ouest et l’ouest africain. En Asie tropicale, la dispersion du groupe a donné naissance à une espèce que les scientifiques nomment Solanum insanum. C’est à partir de population de cette espèce sauvage que l’aubergine a plus tard été domestiquée. Ce qui a vraiment marqué les scientifiques, c’est que cette dispersion vers l’Asie semble résulter d’un unique évènement de dispersion depuis le nord-est de l’Afrique plutôt que d’une expansion linéaire et graduelle vers l’Asie.

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Fig. 1 . Phylogénie et biogéographie du groupe de l'aubergine basées sur le séquençage du génome chloroplastique



A la recherche des ‘graines du succès’ – éléphants et savanes


Certaines des espèces sauvages africaines apparentées à l’aubergine présentent de très larges zones de répartition. Ainsi, Solanum campylacanthum occupe toutes les savanes de la portion est du continent Africain, depuis le Kenya jusqu’à l’Afrique du Sud. Les scientifiques se sont alors demandés si cela pouvait avoir un lien avec le mode de dispersion des graines. Or l’on connait de façon sûre deux animaux qui dispersent les graines de ces espèces ; deux grands habitants des savanes africaines qui présentent des zones de répartition historiques couvrant l’ensemble de l’Afrique tropicale : l’impala et l’éléphant d’Afrique. Ces deux mammifères de savane consomment les fruits, dispersent les graines et ont donc probablement contribué à la dispersion du groupe en Afrique. Si les populations d’éléphants ne cessent de décliner en raison des activités humaines, les populations d’espèces sauvages apparentées à l’aubergine pourraient en pâtir. « Si nous voulons conserver des ressources génétiques pour les futures recherches sur l’aubergine, nous devons protéger les populations d’éléphants d’Afrique restantes. » ajoute Péter Poczai, chercheur à l’Université d’Helsinki.

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Fig. 2 . Illustration de la répartition des espèces d'aubergines en Afrique en lien avec deux espèces de mammifères qui dispersent les graines, l'éléphant d'Afrique et l'impala



« Cette étude est en fait une première étape vers des recherche plus approfondies » résume Xavier Aubriot. « De nombreuses questions importantes restent sans réponses… Comment le groupe de l’aubergine a-t-il atteint l’Asie tropicale ? Y a-t-il eu des interactions entre nos lointains cousins et les espèces sauvages apparentées à l’aubergine ? Quels sont les facteurs qui entrèrent en jeu dans le processus de domestication de l’aubergine ? Nous travaillons maintenant à l’augmentation de l’échantillonnage d’étude et à l’obtention de nouvelles sources de données afin de sortir encore un peu plus de l’ombre l’histoire complexe et fascinante de l’aubergine. »


Pour aller plus loin

Aubriot Etal 2018

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Sans que l’on s’en aperçoive, les plantes font partie de notre vie de tous les jours : elles sont source de nourriture, de produits médicaux, servent à nous vêtir et à nos constructions ; elles sont aussi ornementales et revêtent tout une série de rôles symboliques et philosophiques. Avec le début de la domestication des plantes suite à la dernière période glaciaire, il y a environ 10 000 ans, la relation entre les humains et certaines espèces de végétaux s’est encore renforcée. Ainsi, le développement des premières civilisations s’est appuyé sur un nombre relativement restreint d’espèces domestiquées et cultivées, telles que le blé, le riz ou la pomme de terre. Alors que la plupart de ces espèces sont maintenant cultivées à l’échelle mondiale, leurs origines sont enfouies loin dans le passé. Les scientifiques utilisent maintenant de puissants outils pour décrypter leurs histoires.

Les avancées scientifiques récentes dans le domaine du séquençage de l’ADN (séquençage haut-débit) ont révolutionnées la manière dont les biologistes explorent l’histoire du monde vivant. Pour étudier le monde végétal, les botanistes utilisent de plus en plus le génome des chloroplastes (des structures cellulaires spécialisées dans la photosynthèse) pour décoder les relations de parentés entre espèces. L’obtention de ces génomes chloroplastiques (ou plastomes) devient de plus en plus abordable, facilitant les études sur les organismes non modèles (comme les espèces sauvages apparentées à l’aubergine).



Référence
Aubriot, X., S. Knapp, M. M. Syfert, P. Poczai, and S. Buerki. 2018. Shedding new light on the origin and spread of the brinjal eggplant (Solanum melongena L.) and its wild relatives. American Journal of Botany 105(7): 1175–1187. doi.OSUR10.1002/ajb2.1133


Contact OSUR
Xavier Aubriot (ECOBIO) / x.aubriot@gmail.com
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / ahlegall@univ-rennes1.fr