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Projet Lidex 3P

Produire des plantes mieux adaptées à leur environnement

 

 

 

 

 

 

 

 

Comprendre les relations entre les gènes des plantes et leurs caractéristiques physiques

Le projet « Plant Phenotyping and Engineering Pipeline » (3P) vise à développer des plantes plus productives et mieux adaptées à leur environnement. Ces recherches nécessitent de combiner les techniques d’analyse des caractéristiques physiques des plantes (phénotypage, cf. le MEMENTO), et les techniques génétiques. Objectif : identifier les gènes clé et sélectionner les meilleurs d’entre eux afin de créer des plantes mieux adaptées aux changements environnementaux et aux pratiques agricoles durables.

Le projet 3P implique d’identifier finement le phénotype des plantes ainsi que les gènes impliqués. D’où la nécessité de développer de nouvelles méthodes de phénotypage rapide. Ces méthodes reposent sur des technologies de prise de vue à haut débit, et l’association de plusieurs types de microscopies, afin d’obtenir des données aussi bien sur la croissance des plantes que sur les phénomènes au niveau de la cellule.

Les recherches porteront essentiellement sur le développement des racines et des fruits. Les racines permettent de capturer les nutriments et l’eau, et ont donc un impact direct sur la productivité de la plante. Or, le développement de ces racines est contrôlé par la génétique de la plante, et modulé par les conditions environnementales. On est là au cœur de la relation entre le phénotype et le génotype. C’est également le cas pour le développement des fleurs, qui conditionne la production des fruits.

 

Améliorer les rendements des plantes et les adapter à leur environnement

Améliorer les plantes est un enjeu crucial pour nourrir l’humanité, voire lui fournir des carburants et des matériaux, sans dégrader la planète.

Aujourd’hui, l’heure n’est plus à la sélection des semences « à l’ancienne ». Avec les progrès de l’imagerie et des méthodes génétiques, il est possible d’améliorer les plantes de manière ciblée en s’appuyant sur la compréhension des phénomènes biologiques en jeu.

L’augmentation de la population (9,2 milliards de personnes prévues en 2050), le manque de terres cultivables et le changement climatique rendent indispensables l’amélioration des rendements et l’adaptation des plantes au réchauffement.

 

Les atouts 3P

L’union de cinq institutions autour d’une structure unique : le CNRS, l’INRA, l’université d’Evry-Val d’Essonne, l’université Paris-7 et l’université Paris-Sud, pour la création de cet Institut.

Ses laboratoires possèderont des expertises complémentaires en biologie : génomique, métabolisme et physiologie des plantes, imagerie, bio-informatique, etc. Ils s’insèreront dans l’environnement très favorable de l’Université Paris-Saclay : la plate-forme technologique Imagif, l’Institut de modélisation des systèmes vivants à Saclay, bioinformatique, etc.

Une extension de l’actuelle installation de croissance des plantes est prévue, afin d’étudier une large gamme de plantes sous des conditions environnementales différentes. Cette installation devra être à proximité des autres plateformes d’imagerie et génétique pour limiter les déplacements des plantes.

 

Mémento

Le phénotype d’une plante est l’ensemble de ses caractères observables : forme de la plante, des racines, couleur et forme des fleurs et des fruits, mais aussi caractéristiques plus microscopiques, à l’échelle de la cellule, voire des molécules (concentration en protéines par exemple).

Le génotype est l’ensemble des caractères héréditaires d’un être vivant, son patrimoine génétique.

Le phénotype dépend du génotype, mais aussi des conditions environnementales dans lesquelles la plante se développe. Comprendre le lien entre phénotype et génotype est un enjeu crucial de la biologie moderne.