Le plus grand génome au monde appartient à une petite fougère

La fougère de Nouvelle-Calédonie, Tmesipteris oblanceolata, a cinquante fois plus de matériau ADN dans ses cellules que les êtres humains. Une fois déroulée, cette structure hélicoïdale s'étendrait sur 106 mètres, contre seulement environ 2 mètres pour notre espèce. Tmesipteris est un petit genre de fougères dont les ancêtres ont évolué il y a environ 350 millions d'années, bien avant que les dinosaures ne posent le pied sur Terre.

Le génome contient un ensemble de paires de nucléotides, des bases, rassemblant le matériel génétique d'un organisme. Celui de la fougère compte 160 Gbp (milliards de bases), faisant tomber avec 7% de plus le précédent record tenu par la plante japonaise Paris japonica. Le génome humain est loin derrière à 3,1 Gbp.

"On pensait avoir déjà atteint une limite biologique" avec Paris japonica, explique Ilia Leitch, chercheuse aux jardins botaniques britanniques royaux Kew et coautrice de la nouvelle étude publiée avec une équipe de l'Institut Botànic de Barcelone: "On est aux extrêmes de la biologie", selon elle, avec cette petite plante qui atteint seulement cinq à dix centimètres de haut.

Une équipe est allée l'étudier dans l'archipel en 2023 avec des scientifiques locaux, avant d'en publier les résultats dans la revue iScience. Qui ont convaincu le Guinness World Records de décerner à la fougère le titre de "plus grand génome".

Ce qui prouve, dans le cas de cette plante qui n'a "l'air de rien", que "les détenteurs de records ne sont pas toujours les plus démonstratifs vus de l'extérieur", a commenté un responsable de l'organisation, Adam Willward, cité dans un communiqué.

Le génome, un mode d'emploi pour vivre et survivre

Les humains possèdent plus de 30'000 milliards de cellules. Et dans chacune d'elle se trouve "un noyau contenant l'ADN, qui est comme le manuel d'instructions expliquant à un organisme comment vivre et survivre", explique Ilia Leitch.

Les scientifiques ont calculé à ce jour la taille du génome d'environ 20'000 organismes. Autrement dit pas grand-chose. Chez les animaux, le protoptère éthiopien (Protopterus aethiopicus), une espèce de poisson, tient le record avec presque 130 Gbp.

A l'opposé, si les plantes possèdent le plus grand génome, certaines en ont aussi des minuscules, comme la carnivore Genlisea aurea avec seulement 0,06 Gbp.

L'être humain ne devrait cependant pas faire de complexe avec son modeste Gbp: "Tout indique qu'un génome trop grand est désavantageux", selon Ilia Leitch: "Car plus il est grand, plus il nécessite de grosses cellules pour le contenir".

Dans le cas de la fougère, cela implique des pores de feuilles plus grands, qui ralentissent la croissance de la plante (lire encadré). La copie de tout cet ADN est aussi plus compliquée. Ce qui explique que des génomes aussi imposants se présentent chez des plantes vivaces à croissance lente, peu adaptées à des conditions changeantes ou la compétition avec d'autres plantes.

La taille du génome a donc un impact direct sur l'endroit où une plante pousse et comment elle peut résister à un changement du climat ou de l'environnement causé par notre espèce, selon Ilia Leitch.

Un génome proche de la limite

Il pourrait bien exister un génome plus grand ailleurs, mais celui de la fougère est sans doute proche de la limite. "Je ne comprends pas comment un organisme avec autant d'ADN peut fonctionner", s'interroge la scientifique: "Comment une cellule peut contenir 106 mètres d'ADN dans moins d'un demi-millimètre de diamètre?"

Les scientifiques ne savent pas trop à quoi peut bien servir une telle quantité d'ADN, certains parlant même d'"ADN poubelle". Mais pour Ilia Leitch, cela reflète "sans doute notre ignorance" car il a "peut-être une fonction qu'il nous reste à découvrir".

Le botaniste Jonathan Wendel de l'université de l'Iowa, en convient. N'ayant pas participé à l'étude, il a confié à l'AFP son "étonnement" devant le génome de la fougère de Nouvelle-Calédonie: "Le sens de ces variations [dans le génome] est un grand mystère. Comment ces génomes grandissent et rapetissent, et quelles sont les causes et conséquences pour l'évolution de ces phénomènes?", interroge-t-il.

sjaq et l'afp