Diplôme Thiérry Beulé - EPHE

MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE,
DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES
Sciences de la vie et de la Terre
MEMOIRE
Présenté par
Thierry Beulé
Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes
RECHERCHE DE MARQUEURS MOLECULAIRES PRECOCES DE L'ANOMALIE
MANTLED DU PALMIER A HUILE (Elaeis guineensis Jacq.)
PAR ANALYSE DU TRANSCRIPTOME
Soutenu le 23 novembre 2006 devant le jury suivant :
Pr Max Bergoin Président
Dr Yves Benyamin Rapporteur
Dr James Tregear Examinateur
Dr Patrick Doumas Rapporteur
Laboratoire de motilité cellulaire Directeur : Yves Benyamin
EPHE (Science de la Vie et de la Terre) Tuteur pédagogique : Marie Christine Lebart
UMR 1098 Directrice : Pr Françoise Dosba
Biologie du développement des Espèces Perennes Cultivées
Equipe Embryogenèse des arécacées Directeur : James Tregear
RESUME
Le palmier à huile (Elaeis guineensis Jacq.) est une plante oléagineuse cultivée dans la zone inter tropicale humide.
Son importance économique est considérable puisqu'elle représente la principale source mondiale de corps gras
d'origine végétale. Dans le cadre des programmes d'amélioration de cette espèce, un procédé de multiplication
végétative in vitro basé sur l'embryogenèse somatique a été mis au point afin de cloner les arbres élites sélectionnés
pour une diffusion à grande échelle. Cependant, une proportion de plantes régénérées (6% en moyenne) présente une
anomalie de la morphologie florale appelée anomalie mantled, affectant la production en huile. Plusieurs observations
(intensité variable, transmission non-Mendelienne, phénomène de réversion, hypométhylation du génome) ont conduit
à l'hypothèse d'un déterminisme épigénétique de cette variation somaclonale.
Dans le but d'identifier des marqueurs moléculaires précoces permettant de discriminer in vitro les cultures variantes
des cultures conformes et d'appréhender les phénomènes biologiques mis en jeu, une étude d'expression différentielle
du génome associant les techniques SSH et macroarray a été menée. La première étape de cette étude a consisté à
réaliser deux banques soustractives de type SSH enrichie en ARNm extraits de suspensions cellulaires de palmier à
huile, respectivement normale et variante. Près de 2000 clones d'ADNc ont ainsi été obtenus et en partie séquencés.
Une série de macroarray ou filtres de moyenne densité représentant l'ensemble des deux banques a ensuite été
confectionnée, puis hybridée avec différents transcriptomes issus de suspensions cellulaires et de cals potentiellement
porteurs ou non de l'anomalie mantled. Une procédure analytique des données d'hybridations a été développée et a
permis d'identifier 233 ADNc dont l'accumulation est modulée en relation avec le caractère variant ou non du matériel
étudié. 7 ADNc marqueurs ont été testés par RT-PCR semi-quantitative et pour 3 d'entres eux, le profil d'accumulation
différentielle a été confirmé. Les deux premiers codent pour des protéines de type β expansine impliquées chez d'autres
espèces dans l'expansion de la paroi cellulaire. Le dernier est apparenté aux gènes codant des protéines ribosomales
L13 notamment le gène BBC1, isolé dans des tumeurs bénignes du sein chez la femme.
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Les résultats obtenus au cours de cette étude constituent une première étape pour l'élaboration d'un test de conformité
clonale et permettront d'identifier des réseaux moléculaires impliqués dans l'expression de la variation somaclonale
mantled du palmier à huile.
Mots-clés : palmier à huile, variation somaclonale, transcriptome, SSH, macroarray.
TABLE DES MATIERES
TABLE DES MATIERES........................................................................................................... 3
LISTE DES ABREVIATIONS................................................................................................... 4
GLOSSAIRE................................................................................................................................. 5
INTRODUCTION........................................................................................................................ 7
I. LE PALMIER À HUILE.................................................................................................................. 7
A. Caractéristiques de la plante......................................................................................................... 7
1. Taxonomie............................................................................................................................ 7
2. Répartition geo-climatique........................................................................................................ 8
3. Morphologie et mode de reproduction......................................................................................... 8
B. L'elaeiculture............................................................................................................................ 9
1. Les huiles de palme et sous-produits.......................................................................................... 9
2. Systèmes d’exploitation et importance économique..................................................................... 10
3. Perspectives économiques et enjeux de la filière.......................................................................... 11
C. Production de matériel amélioré.................................................................................................. 11
1. L’amélioration par voie sexuée................................................................................................. 11
2. La micropropagation clonale par embryogenèse somatique............................................................ 12
II. L'ANOMALIE MANTLED DU PALMIER À HUILE............................................................................ 14
A. Phénotype.............................................................................................................................. 14
B. Caractéristiques....................................................................................................................... 14
C. Incidence de l’anomalie sur le développement du procédé de micropropagation clonale.......................... 15
D. Analyses moléculaires............................................................................................................... 16
E. Hypothèse épigénétique............................................................................................................. 17
III. LES VARIATIONS SOMACLONALES........................................................................................... 18
A. Définition............................................................................................................................... 18
B. Caractéristiques....................................................................................................................... 20
C. Facteurs aggravants.................................................................................................................. 22
D. Epigénétisme et développement des plantes.................................................................................. 22
1. Mécanismes de régulation épigénétique..................................................................................... 23
Méthylation de l'ADN....................................................................................................................................................................... 23
Modifications des histones........................................................................................................................................................... 24
2. Exemples de processus de développement chez les plantes sous contrôle épigénétique........................ 26
3. Culture in vitro et modifications épigénétiques........................................................................... 27
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES................................................................................. 28
LISTE DES ABREVIATIONS
ABA Acide abscissique
ADN Acide désoxyribonucléique
ADNc Acide désoxyribonucléique complémentaire
AFLP Amplified fragment length polymorphism
ANA Acide naphtalène-1-acétique
ANOVA Analysis of variance
ARN Acide ribonucléique
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ARNm Acide ribonucléique messager
ASD Agricultural Services & Development
BAP Benzyl-amino-purine
CCN Cal compact nodulaire
CCR Cal à croissance rapide
CIRAD Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement
CMT1 Chromomethylase 1
CNRA Centre national de recherche agronomique de Côte d'Ivoire
2,4-D Acide 2,4-dichloro-phénoxy-acétique
d.d.l. degré de liberté
DDM1 decreased dna methylation 1
ddRT-PCR Differential display reverse-transcript PCR
DEPC Di-éthyl-pyrocarbonate
DESS Diplôme d'études supérieures spécialisées
dNTP Désoxyribonucléotides triphosphate
EDTA Acide éthylène-diamine-tétra-acétique
ELISA Enzyme linked immunosorbent assay
EMS Ethyl methane sulfonate
EST Expressed sequence tag
FAOSTAT Banques de données statistiques de la FAO
HAT Histone-acétyltransférase
HDAC Histone déacetylase
HPLC High performance liquid chromatography
IRD Institut de recherche pour le développement
LB Milieu de Luria-Bertani
MADS acronyme de Mcm1,Agamous, Deficiens, Serum Response Factor
MET1 DNA Methyltransferase 1
MSAP Méthylation sensitive amplification polymorphism
MS-AS Methylation-sensitive amplicon subtraction
MS-RFLP Méthylation sensitive restriction lengh polymorphism
O.R.F. Open reading frame
pb/kb Paire de bases / kilo paire de bases
PCR Polymerase chain reaction
Q PCR PCR quantitative
RAPD Random-amplified polymorphic DNA
RNase Riboxy ribonucléase
RT Reverse transcriptase
RT-PCR Retrotranscription-polymerase chain reaction
SDS Sodium dodecyl sulfate
SRR Sélection récurrente réciproque
SSC Citrate de sodium salin
SSH Suppression substractive hybridization
SWI / SNF Switch / sucrose non-fermenting
TAE Tris-acétate-EDTA
TCPP Acide alpha-(2,4,5-trichlorophénoxy)propionique
TM Melting temperature
U Unité enzymatique
UM II Université de Montpellier II
GLOSSAIRE
Allogame : mode de reproduction caractérisé par l'union sexuée de deux gamètes produits par deux individus.
Androcée : ensemble des étamines (pièces mâles) d'une fleur.
Anthère : partie terminale élargie de l'étamine qui renferme le pollen.
Anthèse : période où la fleur est fonctionnelle.
Auxine : groupe de régulateurs de croissance des plantes (naturels ou synthétiques) qui stimulent la division et
l'agrandissement cellulaires, la dominance apicale, l'initiation des racines et la floraison.
Bractée : feuille fréquemment colorée qui accompagne une fleur ou une inflorescence.
Cal : masse de cellules non différenciées qui se divisent activement en se développant souvent à partir d'une
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surface endommagée (blessure) ou dans une culture tissulaire en présence de régulateurs de croissance.
Callogenèse : formation de cals en culture in vitro.
Carpelle : organe creux qui renferme les ovules. L'ensemble des carpelles forme le pistil.
Caulogenèse : formation de la partie aérienne d'une plante en culture in vitro.
Cytokinine : régulateurs de croissance des plantes décrits comme des substances induisant la division et la
différenciation cellulaires. En culture tissulaire, ces substances sont associées à la croissance du cal et au
développement de la racine. Ces composés sont des dérivés de l'adénine.
Dioïque : une plante dioïque a ses fleurs mâles et femelles portées par des pieds différents.
Drupe : fruit indéhiscent, charnu, comportant un noyau.
Fécondation entomophile : rencontre des gamètes mâles et femelles des fleurs effectuée par les insectes.
Fusariose : maladie causée par un champignon vivant dans le sol, le fusarium.
Gynécée : ensemble des carpelles.
Hétérosis ou vigueur hybride : augmentation des capacités et ou vigueur d'un hybride par rapport aux races,
lignées, dont il est originaire.
Hétérozygote : Se dit d'un individu dont les allèles (gènes de même fonction, situés au même niveau et portés
sur les chromosomes d'une même paire) sont différents.
Indéhiscent : se dit d'un organe, notamment un fruit, qui ne s'ouvre pas spontanément à la maturité.
Inflorescence : mode de groupement des fleurs d'une plante ou groupe de fleurs.
Méristème : territoire formé de cellules aptes à se diviser. De ces divisions naissent les tissus définitifs (racine,
tige, bourgeon, fleur...).
Méristème caulinaire : méristème qui va générer la partie aérienne de la plante.
Monoïque : une plante monoïque a ses fleurs mâles et femelles sur le même pied.
Nouaison : fécondation de la fleur et formation du fruit qui la succède.
Périanthe : ensemble des pièces florales (sépales et pétales) qui protègent les organes fertiles de la fleur
(étamines et pistil).
Primordium : organe végétal dans son tout premier stade de différenciation.
Spadice : inflorescence particulière formée d'un épi entouré d'une grande bractée appelée spathe.
Spathe : grande bractée généralement membraneuse entourant une inflorescence.
Staminode : étamine stérile et parfois sans anthère ou vestige d'étamine, généralement de taille réduite, présente
dans une fleur pistillée.
Stigmate : extrémité du pistil, c'est cette partie qui permet de recueillir le pollen.
Stipe : tronc non ramifié, recouvert par les cicatrices des feuilles, comme chez les palmiers.
Symbiose mycorhizienne : les mycorhizes sont des champignons qui forment une association symbiotique avec
les racines d'une plante.
Vitroplant : plante issue de culture in vitro.
INTRODUCTION
I. Le palmier à huile
A. Caractéristiques de la plante
1. Taxonomie
Le palmier à huile fut baptisé de son nom botanique Elaeis guineensis, olivier de Guinée en grec, par
Jacquin en 1763, en référence à ses propriétés oléifères et à son origine africaine.
Il s'agit d'une monocotylédone pérenne arborescente appartenant à l'ordre des Arecales, à la grande famille des
Arecaceae (anciennement Palmae) et à la sous famille des Arecoideae. La classification à l'intérieur de la
famille a été récemment restructurée sur la base d'études portant sur la phylogénie moléculaire de certains gènes
nucléaires et organels (Dransfield et al., 2005).
Le palmier à huile est diploïde, avec un génome estimé de 3,4x109 pb (Rival et al., 1997 a) et possède 16 paires
de chromosomes.
Le genre Elaeis comprend 2 espèces Elaeis guineensis et Elaeis oleifera, mais seule la première est
exploitée comme plante oléagineuse. Elaeis oleifera est originaire d'Amérique Latine et son intérêt principal
réside, malgré son faible taux d'extraction en huile, dans sa faible croissance en hauteur, dans son huile très
fluide et dans sa résistance à certaines maladies sévissant en Amérique Latine. Cette espèce est donc
essentiellement utilisée pour améliorer le palmier africain par hybridation interspécifique suivi de
rétrocroisements successifs (Noiret, 1985).
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2. Répartition geo-climatique
Endémique de l'Afrique de l'Ouest, le palmier à huile est aujourd'hui cultivé dans la zone intertropicale
humide d'Afrique, d'Amérique Latine et d'Asie du Sud-Est. Son aire de répartition se situe entre les 7 èmes
parallèles nord et sud, à une altitude inférieure à 400 m, dans des zones présentant une pluviométrie importante
bien répartie tout au long de l'année (1500 à 3000 mm/an) et dont la température moyenne est comprise entre 25
et 28°C.
3. Morphologie et mode de reproduction
A l'âge adulte, le palmier à huile présente une couronne de 30 à 45 feuilles pennées de 5 à 9 mètres de
long surmontant un stipe cylindrique pouvant atteindre 25 à 30 mètres de hauteur.
Le système racinaire, formé à partir d'un plateau situé à la base du stipe, est de type fasciculé. Un seul
méristème caulinaire assure la croissance de la plante à raison de 30 à 75 cm par an en fonction des individus et
des conditions environnementales. Une à deux feuilles sont produites en moyenne par mois, leur durée de vie
étant de 4 ans, depuis l'émergence des ébauches foliaires jusqu'à la sénescence.
Les premières floraisons apparaissent environ 3 années après la germination de la graine et se
poursuivent tout au long de la vie de la plante. Le palmier à huile est une espèce monoïque appelée également
"dioïque temporelle" du fait de la production en alternance d'inflorescences mâles et femelles sur le même pied
(Cruden, 1988).
Le sexe des inflorescences dépend des facteurs génétiques et climatiques, les périodes de sécheresse favorisant
les cycles mâles. Les fleurs sont organisées en épillets, eux-mêmes réunis en "spadice" unisexué initié à
l'aisselle de chaque feuille. Deux spathes enclosent l'inflorescence et se déchirent quelques jours avant l'anthèse.
Les fleurs mâles comprennent 3 sépales et 3 pétales, 6 étamines ainsi qu’un gynécée rudimentaire.
L’inflorescence femelle est plus courte et plus massive. Les fleurs femelles se composent de six pièces
périanthaires, d’une couronne de staminodes correspondant aux étamines rudimentaires et d’un ovaire
tricarpellaire surmonté de trois stigmates. De plus, ces fleurs femelles se développent entre deux fleurs mâles
accompagnatrices non fonctionnelles, l’ensemble formant un groupe trifloral. La période de maturité sexuelle
d’une inflorescence ne couvrant pas celle de la suivante, le palmier à huile est une espèce allogame obligatoire,
la pollinisation étant essentiellement entomophile.
Après fécondation, l’inflorescence se développe en régime fructifère de 3 à 80 kg. Celui-ci peut porter
jusqu’à 3000 fruits qui parviendront à maturité 6 mois après la nouaison. Le fruit est une drupe sessile, qui se
compose d’une amande (le palmiste) constituée
d’un albumen blanc corné renfermant un embryon, d’un endocarpe (coque), d’un mésocarpe (pulpe) très riche
en huile et d’un épicarpe (épiderme).
La proportion de pulpe et de coque est très importante du point de vue économique. La découverte d’un
déterminisme génétique de type monofactoriel du caractère d’épaisseur de la coque (Beinaert et Vanderweyen,
1941) a permis la caractérisation de trois variétés de palmier à huile.
Ce caractère est contrôlé par un gène codominant (Sh). La variété tenera (Sh+/ Sh-) à coque moyenne est
l’hybride des variétés dura (Sh+/ Sh+) à coque épaisse et des pisifera (Sh-/ Sh-) dont le fruit sans coque avorte
généralement. Les plantations industrielles sont essentiellement composées d’individus tenera obtenus en
fécondant des pieds mères dura avec du pollen de pisifera.
B. L'elaeiculture
1. Les huiles de palme et sous-produits
Les deux principaux produits du palmier à huile sont l’huile de palme, extraite de la pulpe du fruit et
l’huile de palmiste, extraite de l’amande. Ces deux huiles sont semi-concrètes (ou semi-solides) à température
ambiante et diffèrent par leurs compositions.
L’huile de palme, qui représente 90 % environ de l’huile totale contenue dans le fruit, se compose
essentiellement d’acides gras en C16 (acide palmitique, 44 %) et en C18 (acides oléique et linoléique,
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espectivement : 39 % et 10 %). Environ 90 % de la production en huile est destinée à l’alimentation humaine,
le reste est employé à des fins industrielles ou pour l'alimentation animale. Par contraste avec les autres huiles
végétales alimentaires plus concentrées en acides gras insaturés, la composition de l’huile de palme est
équilibrée en acides gras saturés et insaturés, ce qui lui procure un avantage certain pour une utilisation en huile
de friture.
L’huile de palmiste se compose de 82 % d’acides gras saturés notamment en C12 (acide laurique,
47,5%) et en C14 (acide mystirique, 16,4 %) et entre dans la fabrication de savons, de détergents et de
cosmétiques.
D’autre part, les sous-produits d’extraction des huiles sont directement exploités : les fibres, les coques
et les gaz de digestion des effluents comme source d’énergie, les rafles des régimes et les boues de décantation
comme fertilisants. D’autres parties du palmier à huile sont d’usage fréquent : la sève fermentée produit le
célèbre vin de palme et de l’alcool. Enfin, les feuilles et les pétioles servent à fabriquer des toitures, des clôtures
ou des paniers.
2. Systèmes d’exploitation et importance économique
Le palmier à huile est une plante oléagineuse exceptionnelle de par ses rendements à l’hectare très
élevés, 3 à 8 fois supérieurs à ceux des plantes oléagineuses annuelles. Les rendements atteignent couramment
des niveaux de l’ordre de 6 tonnes par hectare et par an dans des conditions écologiques favorables (en
comparaison, le colza ou le tournesol atteignent aux maximum 2 tonnes) et le potentiel des hybrides
sélectionnés dépasse déjà les 8 tonnes (Jacquemard, 1995).
Le palmier à huile est la première source mondiale de corps gras d’origine végétale devant le soja
(FAOSTAT, 2005). Sa culture s’organise autour de deux types d’exploitations. Les plus anciennes, les
exploitations villageoises regroupent plusieurs petits planteurs exploitant de un à plusieurs hectares chacun. Ces
exploitants peuvent appartenir à un ensemble agro-industriel comme en Indonésie ou en Malaisie, ou bien livrer
leurs productions à de grosses huileries industrielles situées à proximité (Côte d’Ivoire) ou bien encore exploiter
de petites structures d’extraction artisanale dont le produit sera destiné à la consommation locale (Afrique de
l’Ouest).
Plus récemment, dès le début du XXème siècle, l’exploitation industrielle du palmier à huile a débuté, d’abord
en Asie du Sud-Est (Malaisie, Indonésie), puis en Afrique (sur les rives du Golfe de Guinée) et depuis les
années vingt au Brésil, pour ensuite s’étendre, au cours des années soixante, en Amérique Latine (Equateur,
Colombie, Pérou, Costa Rica).
A la même époque, d’importants programmes de plantations ont été développés en Asie du Sud-Est et dans une
moindre mesure en Afrique. Ces programmes ont conduit à un accroissement de la production mondiale d’un
facteur dix depuis 1948 pour atteindre près de 22 millions de tonnes par an en 2000 (Rival et al., 2003).
La production mondiale annuelle d’huile de palme avoisine actuellement les 27 millions de tonnes
(FAOSTAT, 2005) et continue régulièrement à augmenter du fait de l’accroissement soutenu des surfaces
plantées, principalement en Malaisie et en Indonésie. Ces deux pays sont devenus les principaux producteurs
d’huile de palme et assurent à eux deux 80 % environ de la production mondiale.
3. Perspectives économiques et enjeux de la filière
La demande en corps gras d’origine végétale (105 millions de tonnes pour l’année 2003) ne cesse de
croître du fait de la croissance démographique mondiale et surtout de l’augmentation de la demande venant de
pays très peuplés comme la Chine, l’Inde ou le Pakistan. Cette demande devrait doubler dans les 20 prochaines
années et ne pourra être satisfaite que par l’augmentation de la production des deux sources principales d’huiles
végétales que sont le soja et le palmier à huile.
L’intensification de la culture du palmier à huile doit donc se poursuivre, mais celle-ci se trouve
confrontée à la diminution des terres arables disponibles, à l'émergence de mouvements politiques pour la
sauvegarde des forêts tropicales limitant les campagnes de défrichement ainsi qu'à l’augmentation des coûts
d’exploitation pour une culture très exigeante en main d’œuvre.
Face à ces contraintes, il est apparu nécessaire d’augmenter les rendements par la création de matériel végétal
amélioré et de diffuser de manière efficace les nouvelles sorties variétales au sein d’un réseau bien structuré.
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C. Production de matériel amélioré
1. L’amélioration par voie sexuée
Dès les années 50, le CIRAD a mis en place un programme d’amélioration du palmier à huile basé sur un
schéma de sélection récurrente réciproque (SRR) (Meunier et al., 1972). Celui-ci a pour principe l’amélioration
simultanée, l’une par rapport à l’autre, de deux populations d’origines non apparentées et à caractéristiques
complémentaires. Il exploite ainsi le fort effet hétérosis sur le rendement en huile, en croisant des palmiers dura
d’origine Deli (cultivés en Asie du Sud-Est) par des pisifera africains. Les deux premiers cycles de sélection ont
permis d’améliorer respectivement la productivité en huile de 10 % et de 15-18 % (Cochard et al., 1993).
Parallèlement à la production d’huile, d’autres critères de sélection sont retenus, notamment la faible
croissance en hauteur des arbres permettant d’allonger la durée d’exploitation des palmeraies, la recherche
d’une huile plus riche en acides gras insaturés, la résistance à la sécheresse pour améliorer l’exploitation du
palmier dans les zones limites en pluviométrie (Bénin), ou bien encore la tolérance à de nombreuses maladies,
notamment la fusariose sévissant sur le continent africain ou le ganoderma en Asie.
Cependant, chaque cycle de sélection s’étale sur une durée moyenne de 10 à 15 ans. De plus, une forte
hétérogénéité est observée au sein du matériel amélioré, du fait de l’utilisation désormais généralisée de matériel
hybride dura x pisifera et du degré d’hétérozygotie élevé des géniteurs après un faible nombre de cycles de
sélection.
Dans ce contexte et afin de diffuser rapidement les résultats des programmes d’amélioration génétique, le
CIRAD, en partenariat avec l’IRD, a développé un procédé de multiplication végétative pour cloner les arbres
élites hauts producteurs et à caractères agronomiques exceptionnels (Noiret, 1981).
2. La micropropagation clonale par embryogenèse somatique
Aucune technique classique de multiplication végétative horticole (bouturage, greffage ou marcottage)
n’est applicable au palmier à huile. En effet celui-ci ne possède qu’un unique méristème caulinaire végétatif,
responsable de l’édification de la partie aérienne de la plante et aucun rejet n’est produit au cours de la vie de la
plante, comme observé chez le palmier dattier.
Les recherches se sont donc orientées vers les techniques de micropropagation par culture in vitro, pour
aboutir au début des années 80, à la mise au point d’un procédé de multiplication par embryogenèse somatique
du palmier à huile (Pannetier et al., 1981 ; Duval et al., 1995).
Dans une première étape, l’obtention de cals est réalisée sur un milieu enrichi en auxines de synthèse,
2,4-D (acide 2,4-dichloro-phénoxy-acétique) et TCPP (acide alpha-[2,4,5-trichlorophénoxy] propionique), à
partir de fragments de feuilles immatures prélevées sur un arbre adulte. Les cals générés sont alors transférés sur
un milieu appauvri en auxine, complété en cytokinine (BAP) et en charbon actif. Après un délai variable (de 2 à
36 mois), les premières structures embryogènes apparaissent à la surface des cals. La prolifération en masse est
assurée par une embryogenèse adventive, obtenue après transfert des structures embryogènes sur un milieu
dépourvu en régulateurs de croissance. Les embryons les plus âgés se développent en pousses feuillées. Ces
dernières sont alors isolées manuellement et subissent une phase d’enracinement de 8 semaines de culture sur un
milieu additionné d’ANA (acide naphtalène-1-acétique). Les vitroplants sont ensuite transférés en pré-pépinière
après une étape d’acclimatation de 4 semaines.
Ce procédé a été développé en production semi-industrielle dans plusieurs unités pilotes implantées de part le
monde (Côte d’Ivoire, Malaisie, Indonésie et France) et a contribué à la production de plus d’un million de
vitroplants (Noiret et al., 1985 ; Rival et al., 1997 b) .
Toutefois, le changement d’échelle effectué dans les différentes unités pilotes a mis en évidence deux
obstacles à la diffusion commerciale de ce procédé (Rival et al., 1997 b) :
(1) Des taux de prolifération très faibles des cultures, ce qui augmente fortement les coûts de
production ;
(2) La présence de variants somaclonaux chez les arbres régénérés soulevant des problèmes de
conformité clonale.
Dans le but d’augmenter les taux de production, une variante au procédé de culture in vitro initial a été
développée (De Touchet et al., 1991). Celle-ci fait intervenir après l’isolement des cals, une phase de
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prolifération en milieu liquide en présence de 2,4-D. Les suspensions cellulaires embryogènes obtenues
subissent une étape de “ rinçage ” dans un milieu liquide exempt de régulateurs de croissance. Les suspensions
cellulaires après tamisage (< 1 mm) sont ensuite étalées sur milieu solide en boîte de Pétri pour permettre le
développement des embryons (Aberlenc-bertossi et al., 1999). Les étapes suivantes (enracinement, sevrage, prépépinière)
restent inchangées.
Les potentialités de ce nouveau procédé d’embryogenèse à partir de suspensions en milieu liquide sont en cours
d’évaluation au Costa-Rica (société ASD), où un programme de production et de plantation de vitroplants à
grande échelle a été mis en place.
Parallèlement, des recherches ont été entreprises afin de mieux caractériser les arbres variants tant au
niveau phénotypique que moléculaire. Ces études se sont focalisées sur la description d’une anomalie florale
dont les conséquences sont préjudiciables à la production en huile et donc à la diffusion du matériel clonal.
II. L'anomalie mantled du palmier à huile
De nombreuses anomalies végétatives ont été observées dans les “ descendances clonales ” de palmier à
huile ("self pruning"ou feuilles présentant un aspect "coupé", floraison terminale, albinisme…). Celles-ci
apparaissant dès le stade juvénile, les plants anormaux peuvent êtres éliminés avant plantation, le taux
d’élimination n’excédant pas en moyenne celui obtenu pour des plants issus de graines.
En revanche, une anomalie de la structure florale spécifique des plantes issues de culture in vitro est
couramment observée lorsque la floraison débute environ 3 ans après le transfert au champ. Cette anomalie
florale a été décrite par Corley en 1986 et nommée mantled en référence à l’aspect "mantelé" du fruit.
A. Phénotype
L’altération morphologique liée à cette anomalie florale concerne l'androcée des fleurs des deux sexes :
les étamines chez les fleurs mâles et les staminodes (vestiges d’étamines) chez les fleurs femelles sont
transformés en structures charnues ressemblant aux carpelles ou pseudocarpelles.
Après fécondation des fleurs femelles, les pseudocarpelles se développent autour du fruit qui, dans les cas les
plus graves, est de nature parthénocarpique, voire avorté, d’où l’impact négatif sur la production en huile.
Aucun phénotype comparable n’a été observé au sein des palmiers issus de graines, à l’exception du mutant
génétique poissonii (ou diwakkawakka) qui présente un phénotype similaire mais uniquement chez les fleurs
femelles et de plus ce mutant reste fertile. Par ailleurs, le phénotype semble être déterminé par un gène unique à
caractère dominant (Beirnaert et Vanderweyen, 1941).
B. Caractéristiques
L'anomalie mantled est caractérisée par une distribution et une sévérité très variable, d’une part entre
“ descendances clonales ” ou entre lignées d’individus issus du même clonage, mais également entre les
inflorescences portées par le même individu ou au sein d’une même inflorescence.
Les arbres les plus atteints présentent 100 % de fruits mantled sur tous les régimes et ne produisent pas d’huile
alors que dans les cas moins sévères, seule une certaine proportion de fruits est touchée, grèvant partiellement le
rendement.
Au niveau individuel, la fleur peut être en partie affectée avec seulement quelques étamines ou staminodes
transformés en pseudocarpelles.
Cette anomalie concerne en moyenne 6 % du matériel planté en Côte d’Ivoire et en Malaisie (Duval et al.,
1995), mais le taux d’arbres anormaux varie considérablement entre les “ descendances clonales ” : de 0 à 85 %.
L’anomalie mantled a pour particularité d’être spécifique du matériel régénéré in vitro et d’évoluer dans
le temps. En effet, une réversion des palmiers mantled vers un phénotype normal a pu être observée. Ainsi les
taux de régénérants mantled légers et graves ayant recouvré le phénotype normal après 9 ans au champ sont
respectivement de 100 % et 50 % (Konan et al., 1996). Par ailleurs, la descendance issue d’une fécondation
libre d’individu mantled révèle la possibilité d’une transmission par voie sexuée du caractère variant, mais
suivant une ségrégation à priori non mendélienne (Rao et Donough, 1990).
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C. Incidence de l’anomalie sur le développement du procédé de micropropagation
clonale
L’incidence de cette anomalie sur le développement de la technique de micropropagation par culture in
vitro est importante dans la mesure où elle ne permet pas de garantir le rendement du matériel produit. Le
manque à gagner pour les planteurs résulte à la fois de l’investissement engagé à perte pour amener les
vitroplants à maturité de floraison (3 ans en moyenne après la plantation) et du déficit de rendement en huile
découlant directement de la fréquence et de la gravité du phénotype floral.
La conformité phénotypique des régénérants dépend en outre de la nature des lignées de cals
embryogènes utilisées dans le procédé de micropropagation. En effet, deux types de cals sont obtenus au cours
du procédé de micropropagation, les cals compacts nodulaires ou CCN utilisés en production et les cals à
croissance rapide ou CCR qui apparaissent sporadiquement. Alors que les CCN produisent en moyenne 6% de
palmiers variants, ce taux atteint 100 % chez les arbres dérivés de CCR. Cependant, l’élimination systématique
des CCR ne constitue pas une garantie suffisamment fiable de la fidélité phénotypique, du fait des importantes
variations intra et interclonales de l’incidence de l’anomalie au sein des plantes issues de CCN.
Dans la mesure ou aucun caractère phénotypique ne permet de distinguer au cours du procédé de
micropropagation, les tissus porteurs de l’anomalie des tissus sains, il apparaît donc indispensable pour la
poursuite de l’industrialisation du procédé, de mieux cerner les mécanismes intervenant dans la morphogenèse
florale du palmier à huile, de mieux comprendre l’impact des conditions in vitro sur la genèse de cette anomalie
et enfin de disposer d’un test moléculaire de conformité le plus en amont possible au cours du procédé in vitro,
afin d’éliminer, avant plantation, le matériel susceptible d’être variant.
D. Analyses moléculaires
De nombreux cas de variations phénotypiques induites par les procédés de culture in vitro ont pour
origine des altérations au niveau cytogénétique (cf. chapitre variation somaclonale).
Dans le cas du palmier à huile les analyses par cytométrie de flux ont démontré que le niveau de ploïdie n’était
pas modifié entre les matériels variants et conformes de différents types de tissus (CCR, CCN, feuilles de
palmiers issus de germination et de micropropagation in vitro) (Rival et al., 1997 a).
De même, des analyses comparatives de la structure du génome entre matériel normal et variant par des
approches RAPD et AFLP n’a pas permis de détecter d’éventuelles mutations ou polymorphismes de l’ADN en
relation avec l’anomalie mantled (Rival et al., 1998 ; Matthes et al., 2001).
En revanche, des mesures de méthylation globale de l’ADN, par le dosage en HPLC, ont démontré qu’il
existe en moyenne une hypométhylation de l’ADN dans les tissus régénérants des plants anormaux ; de -4,5 %
dans les CCR par rapport au CCN et de -1,2 % dans les feuilles de régénérants mantled par comparaison aux
individus normaux. La même tendance a été observée au niveau des inflorescences (Jaligot et al., 2000)
De plus, des marqueurs de type MS-RFLP ("Methylation Sensitive Restriction Length Polymorphism") et
MSAP ("Methylation Sensitive Amplification Polymorphism") ont pu être mis en évidence entre matériel
normal et mantled. Cependant, tous se sont révélés génotype-dépendant et donc leur utilisation comme
marqueurs précoces n’est pas envisageable ( Jaligot et al., 2002 ; Jaligot et al., 2004).
E. Hypothèse épigénétique
La variabilité d'intensité du phénotype mantled induit par la culture in vitro, sa ségrégation non
mendelienne dans la descendance sexuée ainsi que l'observation du phénomène de reversion exclut la possibilité
d’une mutation génétique classique. Cette observation est renforcée par le fait qu’aucune altération structurale
majeure du génome n’ait pu être détectée. L’ensemble de ces données converge vers l’hypothèse d’un
déterminisme épigénétique de la variation somaclonale mantled étayée par la mise en évidence d’une
hypométhylation globale du génome des individus anormaux. En effet, la méthylation de l’ADN est un des
acteurs majeurs de la régulation de l’expression des gènes au niveau transcriptionnel, notamment au cours des
processus de dédifférenciation/redifférenciation et en réponse à diverses contraintes environnementales (Phillips
et al., 1994 ; Finnegan et al., 1998). Le protocole d’embryogenèse somatique employé pour le palmier à huile
fait appel à des traitements par des régulateurs de croissance (auxine et cytokinine) qui seraient directement ou
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indirectement impliqués dans l'apparition de variations en réponse à la culture in vitro, notamment via des
modifications du degré de méthylation de l’ADN génomique (Lo Schiavo et al., 1989 ; Kaeppler et al., 1998).
Chez le palmier à huile, un déficit en teneur endogène des cytokinines a pu être mis en évidence entre
cals régénérants des palmiers conformes et variants (respectivement CCN et CCR), ainsi qu’entre
inflorescences normales et mantled. Ce déficit semble d’autant plus marqué que le degré d’anomalie de
l’inflorescence est grave (Marmey et al, 1991 ; Besse et al.; 1992). Ceci suggère une implication directe ou
indirecte des cytokinines dans la cascade d'évènements qui conduit à l'anomalie.
D’autre part, une étude récente a permis de mettre en évidence une diminution du taux de méthylation de
l’ADN en fonction de concentrations croissantes en 2,4-D appliquées sur des suspensions embryogènes de
palmier à huile (Borgel, communication personnelle). Cette observation est à rapprocher de travaux précédents,
démontrant une incidence négative de l’augmentation d’auxines dans le milieu de culture sur le niveau
endogène des cytokinines dans des cals nodulaires. Cette chute des niveaux de cytokinines, s’accompagne d’une
évolution de ces cals vers une structure de type CCR qui régénère 100 % d’arbres mantled (Besse et al., 1992).
Ces données expérimentales suggèrent une interaction entre auxines et cytokinines à travers un processus
épigénétique conduisant à l’anomalie mantled, mais les mécanismes par lesquels ces hormones interfèrent
restent complexes et ne sont que partiellement élucidés (Coenen et Lomax, 1997).
De nombreuses variations somaclonales ont pour origine des phénomènes épigénétiques (donc de nature
instable) tels que les éléments transposables dont la mobilité augmenterait en liaison avec une déméthylation de
l’ADN (Kaeppler et al., 2000). Chez le palmier à huile, différentes classes d’éléments transposables ont été
isolées (LINE, gypsy) mais, bien que des changements de profils de methylation aient été détectés au sein de
ces séquences, aucun réarrangement de celles-ci n’a pu être relié au phénotype mantled (Kubis et al., 2003). De
plus, l'hypothèse d'un rétrotransposon à l'origine de l'anomalie n'est pas compatible avec les phénomènes de
réversion observés au cours du temps, ce type d'élément mobile n'ayant pas la capacité de s'exciser du génome.
A. Définition
III. Les variations somaclonales
Le terme de variation somaclonale a été évoqué pour la première fois par Larkin et Scowcroft (1981).
Ces deux auteurs, lors de la mise au point d’un test de résistance de la canne à sucre à un pathogène, faute de
plants sensibles disponibles, utilisèrent des clones régénérés in vitro à partir de parents sensibles. Ils constatèrent
alors que certains des plants s’avéraient résistants, alors qu’ils n’avaient précédemment pas été en contact avec
le pathogène. Après avoir remis en cause la fiabilité de leur test, puis à la suite de nombreux contrôles, ils
durent admettre que la résistance des vitroplants avait été acquise au cours du processus de régénération à partir
de cultures cellulaires.
Ils démontrèrent ainsi que la culture de tissus végétaux induisait des modifications phénotypiques à une
fréquence beaucoup plus élevée que celles observées naturellement et baptisèrent ce phénomène variation
somaclonale. Depuis, ce concept a été élargi à l’ensemble des altérations génotypiques et phénotypiques
intervenant lors des processus de propagation tissulaire (Kaeppler et al., 2000).
De tels phénomènes ont été décrits chez la plupart des espèces régénérées par culture in vitro, comme le
café (Etienne et Bertrand, 2003), la pomme de terre (Joyce et Cassells, 2002), le bégonia (Bouman et De KlerK,
2001), la banane (Peraza-Echeverria et al., 2001) ou bien encore le pin de Norvège (Fourré et al., 1997) ou le
concombre (Filipecki et al., 2006 ; Ladyzynski et al., 2002). En effet, la régénération d'un d'individu complet à
partir d'un simple échantillon tissulaire (l'explant) est une caractéristique des plantes. Cette “ totipotence ” des
cellules végétales (concept proposé par Hundelband au début du 20ème siècle) a largement été employée par
l'homme depuis l'apparition de l'agriculture (bouturage, greffage…), mais la maîtrise des procédés
biotechnologiques a permis de l'exploiter sur un très grand nombre d’espèces jusque là réfractaires. Cependant,
ces techniques, en réorientant la destinée cellulaire entraînent des dérèglements d'ordre génétique, cytogénétique
ou bien moléculaire (Peschke et Phillips, 1992), se traduisant généralement par des altérations phénotypiques
chez les individus régénérés ou plus tardivement dans la descendance.
Dans un contexte d'amélioration variétale, ces mutants peuvent, s'ils s'avèrent stables dans le temps, présenter de
nouvelles caractéristiques pouvant intéresser les sélectionneurs, comme une meilleure adaptation à des
conditions environnementales extrêmes (sécheresse, basses températures, salinité) ou bien encore des résistances
à certains pathogènes (insectes, champignons, bactéries), (Jain, 2001 ; Duncan, 1997). Cependant l’utilisation
des variations somaclonales comme source de diversité reste limitée, du fait de la rareté des variants à
performance agronomique accrue.
A contrario, ces dérives phénotypiques deviennent dommageables à la diffusion de matériel produits in vitro si
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leurs effets sont négatifs par rapport à l'individu initial.
La culture in vitro est donc par nature un système déstabilisant (Demarly, 1985) qui peut s’apparenter à
un stress (McClintock, 1984 ; Phillips et al., 1994 ; Duncan, 1997 ; Kaeppler et al., 1998 ; Madlung et Comai,
2004). Dès la première étape d’initiation d’une culture, l’isolement de l’explant déconnecte totalement les
cellules végétales de leur contexte tissulaire normal et des régulations qui y sont associées. Les blessures
engendrées lors du prélèvement ainsi que les traitements stérilisants (hypochlorique, sels de mercure) sont
considérés comme des éliciteurs de stress oxydatif de même que les cycles de cultures successives, l’alternance
de différents milieux de culture ou les expositions prolongées aux régulateurs de croissance (Cassells et Curry,
2001).
Face à des conditions biotiques ou abiotiques variables, tous les organismes vivants ont mis en place des
stratégies adaptatives. Chez les plantes, de par leur incapacité à se déplacer, des mécanismes très sophistiqués
ont été développés, notamment une très grande plasticité cellulaire. De plus, contrairement aux animaux, le
programme de développement des végétaux est indéfini. Les plantes régénèrent en continu de nouveaux organes
à partir des cellules souches des méristèmes sous l’action de signaux du développement eux-mêmes sous
contrôle environnemental.
En culture in vitro, on assiste donc, sous l’action des régulateurs de croissance, à une reprogrammation de la
destinée cellulaire qui s’établit après une phase dite de dédifférenciation. Des cellules à activité cellulaire
réduite largement différenciées sont alors réactivées et conduisent à la génération de nouveaux tissus ou
organes, aux caractéristiques souvent très éloignées du tissu d’origine. Cela implique une reprogrammation de
l'expression du génome qui, dans ces nouvelles circonstances environnementales, peut donc ne pas suivre la
même séquence que celle qui prévalait dans les conditions naturelles (Mc Clintock, 1984 ; Jain, 2001).
Ainsi, durant les phases in vitro, différents mécanismes intervenant dans la modulation de l’expression du
génome sont susceptibles d’être affectés.
B. Caractéristiques
Les changements rapportés dans la littérature pour les plantes régénérées par culture in vitro sont en
grande majorité des variations de type qualitatif produisant des effets phénotypiques majeurs. Ces mutations
sont en général stables et transmises de manière récessive dans les générations suivantes. La fréquence de ces
mutations et leur aspect aléatoire rappellent celles obtenues lors d’expérimentations menées en présence
d’agents mutagènes comme l’"ethyl methane sulfonate" (EMS) (Phillips et al., 1994).
Les modifications des niveaux de ploïdie, des réarrangements chromosomiques ainsi que des mutations
ponctuelles sont les altérations les plus souvent observées. Les espèces dicotylédones diploïdes sont très sujettes
au doublement de leurs stocks chromosomiques au contraire des espèces tétraploïdes chez lesquelles on constate
plus généralement des changements de structure des chromosomes de type aneuploïdie et doublement de
chromosomes. Les cas de polyploïdie résultent en général d’endopolyploidisation ou de fusion nucléaire
(Duncan, 1997 ; Jain, 2001).
Chez de nombreuses espèces, les remaniements chromosomiques sont plus fréquents que les modifications de
niveau de ploïdie. Des événements de translocation, de duplication, d’inversion et de délétion ont pour origine
des cassures chromosomiques qui ne se produisent pas aléatoirement sur les chromosomes, mais dans les
régions hétérochromatiques (Kaeppler et al., 1998 ; 2000), dont la réplication au cours du cycle cellulaire serait
plus tardive en culture in vitro. En effet, chez le maïs, le coton ou l’orge, la plupart des remaniements
chromosomiques ont été observés entre le centromère et les îlots hétérochromatiniens (Kaeppler et al., 2000). La
réplication incomplète de l’hétérochromatine au moment de la division cellulaire entraînerait la formation de
ponts anaphasiques suivie de cassures chromosomiques. Ces cassures chromosomiques peuvent être une source
de changements phénotypiques, si les réarrangements de séquences qui en découlent modifient l’expression de
gènes plus ou moins proches des régions concernées. Ces mutations proviennent également d’échanges de
séquences homologues entre chromatides (Duncan, 1997 ; Peschke et Phillips, 1992).
Parallèlement, des mutations ponctuelles impliquant le changement de la nature d’une base de la séquence
d’ADN résulteraient - soit d’un mécanisme de désamination des cytosines méthylées qui entraînerait une
transformation de Cytosine en Thymine, comme cela a été décrit chez des mutants de maïs dans la séquence de
gènes codant pour l’alcool deshydrogénase - soit d’une perte de précision de la machinerie de réparation en
cours de réplication (Phillips et al., 1994 ; Kaeppler et al., 1998 ).
En outre, les plantes supérieures contiennent une proportion de séquences répétées bien plus fortes que les
animaux (70 à 80 % en moyenne contre 40 %). Des modifications dans le nombre et le type des séquences
répétées ont été rapportées chez plusieurs espèces régénérées in vitro (Cavallini et al., 1996) notamment dans
des cals de chou (Leroy et al., 2001). Ces séquences peuvent être à l’origine de nombreux remaniements
chromosomiques et induire ainsi de nouvelles mutations.
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L’allongement des séquences télomériques qui contribuent à la stabilité des chromosomes, a aussi été observé
dans des cultures cellulaires d’orge entretenues sur de longues périodes (McKnight et al., 2002).
Des modifications au niveau des organites cellulaires ont également été décrites, principalement des
remaniements structuraux du génome mitochondrial, notamment chez des plants de café issus d’embryons
somatiques (Rani et al., 2000). Le génome des chloroplastes apparaît au contraire beaucoup plus stable (Fourré,
2000).
De même, la mobilisation de nombreux éléments transposables serait induite par la culture in vitro (Peschke et
al., 1987 ; Grandbastien, 1998). Ainsi, l’insertion de rétrotransposon dans un gène spécifique pourrait entraîner
un phénotype mutant stable au contraire des transposons classiques qui seraient responsables de mutations
instables.
Certaines dérives phénotypiques se distinguent donc par leur caractère instable et ne sont pas transmises
à la descendance ou alors de façon non mendelienne. On parle alors de modifications épigénetiques. Ainsi, des
variations du taux de méthylation global de l’ADN ont été observées parmi les plantes régénérées in vitro ainsi
que dans leurs descendances. L’hypométhylation serait beaucoup plus fréquemment rapportée dans la littérature
que l’hyperméthylation. Ces modulations de la méthylation des cytosines de l’ADN seraient à l’origine
d’épimutations notamment dans le cas de mutations qui affectent des caractères quantitatifs, c’est à dire qui
touche plusieurs gènes simultanément.
C. Facteurs aggravants
La fréquence et l’intensité des variations somaclonales sont fortement influencées par le génotype et
l’âge de la plante mère, l’origine de l’explant, la composition du milieu et la durée de la culture (Jain, 2001 ;
Cassells et al., 2001). Les plantes régénérées à partir de cals non organisés pourraient présenter davantage de
variations que celles issues de cals organisés. La régénération sans passage par une phase de callogenèse
(culture de meristème, microbouturage…) diminuerait le taux de variants vers des niveaux très faibles voire
indétectables (Phillips et al., 1994). Cependant, l’embryogenèse somatique induirait moins de variations en
comparaison de l’organogenèse à partir de cal, probablement par une pression de sélection négative qui
éliminerait les cellules porteuses de trop graves aberrations chromosomiques et qui seraient de ce fait inaptes à
achever un programme génétique strict d’embryogenèse (Gaj, 2004 ; Duncan, 1997 ).
Dans le même ordre d’idée, les tissus en condition in vitro porteraient davantage de mutations ou d'épimutations
que les plantes entières qu’ils régénèrent (Peschkeet Phillips, 1992).
La fréquence d’apparition des mutants apparaît fortement corrélée avec le nombre de cycles de culture. On
n’assisterait pas à une augmentation du taux de mutation mais plutôt à une accumulation au cours du temps de
ces mutations (Peschke et Phillips, 1992 ; Kaeppler et al., 1998 ; Etienne et Bertrand, 2003).
D. Epigénétisme et développement des plantes
Outre l’information génétique matérialisée par la succession des bases de l’ADN, de nombreux aspects
de la reprogrammation de la cellule végétale en réponse aux contraintes in vitro, ainsi qu'in planta, impliquent
des régulations au niveau épigénétique. Le terme "modification épigénétique" peut être défini comme une
modification potentiellement réversible de l’expression des gènes qui est transmissible lors de la mitose ou de la
méiose sans modification de la séquence de l’ADN (Kaeppler et al., 2000).
1. Mécanismes de régulation épigénétique
Dans le noyau, l’ADN n'est pas isolé et n’est pas directement accessible à la machinerie
transcriptionnelle. Il est structuré dans un complexe nucléoprotéique appelé chromatine dont la nature influe
directement sur l'expression des gènes. Cette structure s'organise en unité élémentaire, le nucléosome qui
comprend une particule cœur et une région internucléosomique. Les protéines associées à l’ADN sont les
histones. Dans le cadre de cette association, 146 paires de bases d’ADN sont enroulées autour d’un octamère
protéique comprenant 2 copies de chacune des histones (H2A, H2B, H3 et H4) pour constituer la particule cœur.
La région internucléosomique est caractérisée par l’histone H1 (Ray-Gallet et al., 2005).
Au sein de cette structure chromatinienne, l’information épigénétique est principalement véhiculée par des
modifications de l’ADN et des histones. Ces modifications associées à d'autres acteurs moléculaires, protéine
HP1 (Hétérochromatin protein 1), complexe de remodelage ATP dépendant SWI2/SNF2, groupements
"polycomb" et "trithorax" (Verbsky et Richards, 2001 ; Brzeski et Jerzmanowski, 2004 ; Schubert et al., 2005),
modulent le degré de condensation de l’ADN et induisent la formation d’euchromatine et d’hétérochromatine,
présentant respectivement une conformation relativement relâchée ou compacte au cours de l’interphase.
L’euchromatine délimite les régions du génome transcriptionnellement actives ; à l’inverse, l’hétérochromatine
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est associée aux gènes éteints. Cependant, on distingue l’hétérochromatine constitutive, composée
essentiellement de séquences répétées, de l’hétérochromatine facultative qui contient des régions codantes
pouvant adopter les caractéristiques structurales et fonctionnelles de l’hétérochromatine.
Méthylation de l'ADN
Au niveau de l'ADN, en complément de l'aspect informatif de la séquence primaire, la régulation
épigénétique se traduit par l’adjonction de groupements méthyl- sur les cytosines. Chez les plantes, ce
mécanisme s'opère au sein des dinucléotides CG et des trinucléotides CNG (N= A,T,C,G) ainsi que sur des
cytosines en position asymétrique CHH (H=A, T ou C) (Finnegan et al., 1998 ; Chan et al., 2005).
Ces méthylcytosines ne sont pas distribuées tout le long du génome nucléaire mais concentrées dans des
séquences répétées, situées dans les régions centromériques et télomériques, dans les régions codant pour les
ARN ribosomiques et dans les éléments transposables (Bender, 2004). Cependant, des séquences contenant
localement des répétitions en tandem ou inversées sont aussi fortement methylées.
La méthylation de l’ADN est associée à une inhibition de la transcription des gènes. Chez les plantes, la
méthylation de l’ADN dans les régions promotrices inhibe couramment la transcription alors que la methylation
dans la région codante n’affecte pas généralement l’expression du gène (Chan et al., 2005). Cette modification
post-réplicative de l’ADN joue un rôle prépondérant dans les stratégies de défense du génome contre les
éléments envahissants de type transposon, et contribuerait ainsi à la stabilité du génome des végétaux.
D’autre part, ces mécanismes de méthylation de l’ADN seraient impliqués dans la régulation de
l’expression des gènes au cours du développement (Finnegan et al., 1998).
Ainsi, des études par transgenèse chez Arabidopsis thaliana ont permis de démontrer qu’une hypométhylation
générale des groupements CG induite par une construction antisens de l'ADN méthyltransférase MET1,
entraînait des anomalies développementales graves au sein des plantes transformées (Finnegan et al., 1996). De
même, une corrélation entre l'apparition d'aberrations phénotypiques et la déméthylation du génome a pu être
observée chez le mutant ddm1 d’Arabidopsis dont le gène code pour une protéine de type SWI2/SNF2, acteur
conformationnel de la chromatine (Loidl, 2004).
Un autre exemple d’implication de la méthylation de l’ADN dans le développement des végétaux a été
démontré par la caractérisation d’un mutant naturel de la linaire (Linaria vulgaris), chez lequel on observe une
symétrie florale radiale contrairement aux individus sauvages à symétrie bilatérale. Cette structuration de la
fleur est sous la dépendance du gène LCYC, orthologue de CYCLOIDEA d'Antirrhinum majus et impliqué dans
le contrôle de l’asymétrie dorsoventrale. Chez le mutant de Linaria vulgaris, LCYC apparaît
transcriptionnellement éteint à la suite d’une hyperméthylation de sa séquence (Cubas et al., 1999).
Modifications des histones
Comme les études du mutant ddm1 le suggèrent, le statut de méthylation de l’ADN est en étroite connexion
avec la conformation chromatinienne. En effet, la chromatine est une structure dynamique, propriété essentielle
à la régulation des fonctions cellulaires. Cette propriété est due aux différentes modifications enzymatiques des
histones ainsi qu’aux mécanismes de remodelage de la chromatine.
Découvertes en 1964 (Alfrey et al, 1964), l’acétylation et la méthylation des histones sont les modifications
post-transcriptionnelles les plus étudiées, mais d’autres modifications ont également été décrites depuis, telles la
phosphorylation, l’ubiquitination, la glycosylation, l’ADP ribosylation, la carbonylation, la sumoylation ou bien
encore la biotinylation. L’ensemble constitue le “ code histone ”, lequel est reconnu et interprété par les
régulateurs transcriptionnels (Loidl, 2004). Ainsi, à chaque combinaison de modifications serait associé un état
particulier de la chromatine (Ray Gallet et al., 2005). Ces modifications covalentes sont ciblées sur des résidus
spécifiques de chaque histone et sont catalysées généralement de manière réversible, par des enzymes également
spécifiques.
L’acétylation des résidus lysines aux extrémités amino-terminales des histones est sous le contrôle de
deux familles enzymatiques : les histones-acétyltransférases (HAT) et les histones-déacétylases (HDAC). L’état
localement hyperacétylé des histones est inversement corrélé avec le degré de compaction de la chromatine et
caractérise les gènes activement transcrits. Cependant, chez les végétaux supérieurs, les résidus lysines
susceptibles d’être modifiés sont plus nombreux. Ainsi, la lysine 20 de l’histone H4 (H4K20) peut être acétylée
alors que chez les animaux et les champignons, ce site est seulement méthylé (Loidl, 2004). De même, quatre
classes de protéines de type histone déacétylase (HDAC) ont été isolées chez les plantes : Rpd3-like, HDA1like,
SIR2-like et HD2-like, mais cette dernière apparaît spécifique du règne végétal (Jang et al., 2003).
Diverses expériences ont mis en évidence l’implication des mécanismes d’acétylation/déacétylation des histones
dans la régulation du développement des plantes. Ainsi, l’inhibition de l'expression du gène HDAC1 chez
Arabidopsis entraîne l’accumulation d’histones H4 tétra-acétylés, en association avec de nombreuses anomalies
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phénotypiques observées au cours des différentes phases de développement de la plante (embryogenèse, mise
en place de la structure florale, production des graines) (Tian et Chen, 2001). Cependant, aucune modification
du profil de methylation de l’ADN n’a été constaté. A l’inverse, une surexpression chez des plants de riz du
gène OsHDAC1 sous le contrôle d’un promoteur inductible à l’ABA, induit une réduction importante de
l’acétylation de l’histone H4. On observe parallèlement, des taux de croissance élevés des racines et des tiges
accompagnés d’altérations structurales des feuilles et des racines (Jang et al., 2003).
La méthylation des histones constitue également un régulateur de la structure chromatinienne. La taille
des groupements méthyl ne permettant pas à eux seuls, de neutraliser les charges des résidus qui les portent, il
est plus probable que la méthylation des histones crée des sites de liaison pour des protéines régulatrices à
domaines spécialisés (Bannister et Kouzarides, 2005).
Deux types de méthylation des histones ont largement été étudiées. La première cible les résidus lysines (K4, 9
et 27 de l’histone H3 et K20 de l'histone H4) à différents états : mono, di et triméthylés. La seconde modifie les
résidus arginine (R2, 17, 26 de l'histone H3 et R3 de l'histone H4) sous forme mono ou diméthylée (Loidl,
2004). Cette méthylation des histones serait corrélée avec l’activation ou la répression de la transcription. Ainsi,
chez Arabidopsis, l’euchromatine est caractérisée par un taux élevé en H3K4 diméthylé au contraire de
l’hétérochromatine riche en H3K9 diméthylé. Actuellement, 24 sites potentiellement méthylables sont connus
sur les histones (17 sur les lysines et 7 sur les arginines) et si l’on considère en plus les différents états de
méthylation de chacun, le nombre de combinaisons possibles est de l’ordre de 3x1011 (Bannister et Kouzarides,
2005). Ceci laisse apparaître le vaste potentiel de régulations envisageables sans considérer qu’il existe chez les
plantes des possibilités de combinaisons spécifiques. Ainsi, des groupements méthyl sur les lysines 14, 18 et 23
de l’histone H3 ont été décelés en plus des modifications par acétylation (Loidl, 2004).
D'autre part, les mécanismes de méthylation de l’ADN et des histones apparaissent sous étroite
dépendance. Ainsi, la méthylation de H3K9 (marqueur de l’hétérochromatine) serait nécessaire à la méthylation
de l’ADN. Une méthyl-transférase des histones, nommée KRYPTONITE (KYP), analogue à SU(VAR)3-9 de la
levure, a été isolée chez Arabidopsis et méthyle spécifiquement H3K9 (Jackson et al., 2002). Le mutant kyp
présente une déméthylation des sites trinucléotide CNG comparable à celle observée chez les mutants cmt3 dont
l’activité de la chromométhylase 3 (CMT3) responsable de la méthylation des sites CNG chez les plantes, est
annulée. Par ailleurs, CMT3 interagit avec une protéine homologue à HP1 (hetero chromatine protein 1, isolée
initialement chez la drosophile) spécifique de l’hétérochromatine et cette molécule possède la propriété de se
lier à la forme methylée d’H3K9 (Jackson et al., 2002).
2. Exemples de processus de développement chez les plantes sous contrôle épigénétique
L’exemple actuel le mieux décrit de régulation du développement des végétaux impliquant le remodelage
chromatinien est le phénomène de vernalisation ou induction du cycle floral par le froid.
En effet, pour fleurir, de nombreuses plantes dépendent d'une étape préalable d’exposition au froid, le blé
d’hiver étant l’exemple le plus connu.
Des études conduites chez Arabidopsis, ont démontré que l’exposition aux basses températures entraînait la
répression stable du gène FLC (FLOWERING LOCUS C) via la synthèse d’une protéine codée par le gène VIN3
(VERNALISATION INSENSITIVE 3), protéine que l’on a retrouvée dans plusieurs complexes de remodelage
chromatinien. Ainsi, le locus FLC passerait d’un état euchromatinien à un état hétérochromatinien marqué par
une déacétylation des histones H3 et H4 et par une méthylation des lysines 9 et 27 de l’histone H3 (Prouteau et
Colot., 2005).
Plus récemment, l'intervention de contrôles épigénétiques dans les mécanismes d'empreintes parentales
au cours du développement de la graine a été mise en évidence chez Arabidopsis thaliana. Ainsi, il a été
démontré que seuls les gènes FWA et MEDEA d'origine maternelle sont exprimés dans l'endosperme après la
fécondation, alors que les allèles correspondants d'origine paternelle sont éteints (Jullien et al., 2006).
La méthylation par la méthyltransférase MET1 de séquences répétées en amont de l'allèle paternel de FWA
serait responsable de l'extinction de ce gène, alors que l'état transcriptionnellement actif de l'allèle maternel
serait caractérisé par une perte des résidus methyl- résultant de l'activité d'une enzyme ADN glycosylase
nommée DEMETER (Jullien et al., 2006).
En revanche, pour le gène MEDEA, la repression transcriptionnelle de l'allèle paternel dépendrait de la
méthylation par des complexes protéiques polycomb de la lysine 27 de l'histone H3. Cependant, l'activation de
l'allèle maternel serait assurée, comme pour le gène FWA, par l'intervention de DEMETER sans que l'on ait pu
établir si cette enzyme contribuait en parallèle, à l'élimination des groupements methyl- de la lysine 27 de
l'histone H3 (Gehring et al., 2006).
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3. Culture in vitro et modifications épigénétiques
En résumé, on comprend que la multiplicité et l’inter-connexion des niveaux de régulation épigénétique
offrent de nombreuses cibles susceptibles d’être dérégulées au cours des étapes de cultures in vitro, lesquelles
reconditionnent largement la destinée cellulaire.
Ainsi, la variation du statut de méthylation de l’ADN via l’action des régulateurs de croissance, a été
proposée comme un des facteurs qui expliquerait une large gamme d’altérations existantes chez les plantes
produites in vitro (Kaeppler et al., 2000).
En effet, les auxines et les cytokinines sont les deux familles de régulateurs végétaux les plus employées en
culture in vitro. Elles sont toutes deux impliquées dans la division, l’élongation et la différenciation cellulaire.
De plus, les cytokinines interviennent dans la signalisation in planta de stress environnementaux ainsi que dans
la régulation de l’organogenèse florale (Hare et al., 1997). Cette hypothèse sur le rôle des hormones de synthèse
a été étayée par la démonstration d'une association entre le pourcentage de cytosines méthylées chez des
suspensions cellulaires de carotte et la concentration ou le type de régulateur de croissance appliqué (Los
Schiavo et al., 1989).
Plus récemment, des travaux sur des suspensions cellulaires de pomme de terre, ont mis en évidence des
modulations du statut d’acétylations de histones H3 et H4 au cours du cycle de culture, parallèlement à des
variations des niveaux de méthylation de l’ADN et de synthèse d’ARN (Law et Suttle, 2005).
Cependant, les connaissances sur le type et le rôle des modifications épigénétiques mises en jeu au cours
des étapes de régénération par culture in vitro des végétaux, restent largement fragmentaires. La compréhension
des mécanismes de développement des plantes et plus particulièrement le fonctionnement dynamique des
méristèmes devraient permettre de mieux cerner ces phénomènes.
Par ailleurs, la découverte de nouveaux aspects de la régulation épigénétique, notamment l’implication des
petits ARN non-codants (micro-RNA) dans la régulation de l’expression du génome, permet de constater des
niveaux de complexité supplémentaires susceptibles de contribuer aux mécanismes sous-jacents aux variations
somaclonales (Kidner et Martienssen, 2005 ; Gendrel et Colot, 2005).
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Aberlenc-Bertossi F., M. Noirot and Y. Duval. (1999). BA enhances the germination of oil palm somatic
embryos derived from embryogenic suspension cultures. Plant Cell Tissue and Organ Culture 56: 53-57.
Adam H., S. Jouannic, Y. Orieux, F. Morcillo, F. Richaud, Y. Duval, and J. W. Tregear. Functional
characterization of MADS box genes involved in the determination of oil palm flower structure. Journal of
Experimental Botany. Soumis..
Allfrey, V. G., R. Faulker, and A. E. Mirsky. 1964. Acetylation and methylation of histones and their possible
role in the regulation of RNA synthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 51: 786-794.
Altschul, S. F., W. Gish, W. Miller, E. W. Myers, and D. J. Lipman. 1990. Basic local alignment search tool.
J. Mol. Biol. 215: 403-410.
Bannister, A. J. and T. Kouzarides. 2005. Reversing histone methylation. Nature 436: 1103-1106.
Beirnaert, A. and R. Vanderweyen. 1941. Contribution à l'étude génétique et biométrique des variétés d'Elaeis
guineensis Jacq. Publ de l'INEAC Série SCI 27.
Bender, J. 2004. DNA methylation and epigenetics. Annu. Rev. Plant Biol. 55: 41-68.
Benes, V. and M. Muckenthaler. 2003. Standardization of protocols in cDNA microarray analysis. Trends
Biochem. Sci. 28: 244-249.
Bertauche, N., J. Leung, and J. Giraudat. 1994. Conservation of the human breast basic conserved 1 gene in
the plant kingdom: characterization of a cDNA clone from Arabidopsis thaliana. Gene 141: 211-214.
Bevan, M. et al. 1998. Analysis of 1.9 Mb of contiguous sequence from chromosome 4 of Arabidopsis
thaliana. Nature 391: 485-488.
Brzeski, A. and A. Jerzmanowski. 2004. Plant chromatin - epigenetics linked to ATP-dependent remodeling
EPHE Banque de Monographies SVT 15

and architectural proteins. FEBS Letters 567: 15-19.
Besse, I., J. L. Verdeil, Y. Duval, B. Sotta, R. Maldiney, and E. Miginiac. 1992. Oil Palm (Elaeis guineensis
Jacq.) Clonal Fidelity: Endogenous Cytokinins and Indoleacetic Acid in Embryogenic Callus Cultures. Journal
of Experimental Botany 43: 983-989.
Bouman, H., G.-J. De Klerk. 2001. Measurement of the extent of somaclonal variation in begonia plants
regenerated under various conditions. Comparison of three assays. Theoretical and Applied Genetics 102: 111-
117.
Carson, D. L., B. I. Huckett, and F. C. Botha. 2002. Sugarcane ESTs differentially expressed in immature and
maturing internodal tissue. Plant Science 162: 289-300.
Cassells, A. C. and R. F. Curry. 2001. Oxidative stress and physiological, epigenetic and genetic variability in
plant tissue culture: implications for micropropagators and genetic engineers. Plant Cell Tissue and Organ
Culture 64: 145-157.
Cavallini, A., L. Natali, E. Polizzi, and T. Giordani. 1996. Variation of repetitive DNA sequences in
progenies of regenerated plants of Pisum sativum. Journal of Heredity 87: 233-237.
Chan, S. W., I. R. Henderson, and S. E. Jacobsen. 2005. Gardening the genome: DNA methylation in
Arabidopsis thaliana. Nat. Rev. Genet. 6: 351-360.
Cochard, B., J. M. Noiret, L. Baudouin, A. Flori, and P. Amblard. 1993. Second cycle reciprocal recurrent
selection in oil palm, Elaeis guineensis Jacq. Results of Deli x La Mé hybrid tests. Oleagineux 48: 441-451.
Coenen, C. and T. L. Lomax. 1997. Auxin-cytokinin interactions in higher plants: old problems and new tools.
Trends in Plant Science 2:351-356.
Cohen, Y., R. Korchinsky, and E. Tripler. 2004. Flower abnormalities cause abnormal fruit setting in tissue
culture-propagated date palm (Phoenix dactylifera L.). Journal of Horticultural Science and Biotechnology 79:
1007-1013.
Corley, R.-H. V., C. H. Lee, I. M. Law, and C. Y. Wong. 1986. Abnormal flower development in oil palm
clones. Planter 62: 233-240.
Cosgrove, D. J. 2000. New genes and new biological roles for expansins. Curr. Opin. Plant Biol. 3: 73-78.
Cosgrove, D. J., L. C. Li, H. T. Cho, S. Hoffmann-Benning, R. C. Moore, and D. Blecker. 2002. The
growing world of expansins. Plant Cell Physiol 43:1436-1444.
Cruden, R. W. 1988. Temporal dioecism: systematic breadth, associated traits, and temporal patterns. Botanical
Gazette 149: 1-15.
Cubas, P., C. Vincent, and E. Coen. 1999. An epigenetic mutation responsible for natural variation in floral
symmetry. Nature 401: 157-161.
Demarly, Y. 1985. L'épigénisme. Bull. Soc. Bot. Fr., Actual. Bot. 132:79-94.
Diatchenko, L., , YF. Chris Lau, P. Aaron, A. P. Campbell, A. Chenchik, F. Moqadam, B. Huang, S.
Lukyanov, K. Lukyanov, N. Gurskaya, E. D. Sverdlov, and P. D. Siebert. 1996. Suppression subtractive
hybridization: A method for generating differentially regulated or tissue-specific cDNA probes and libraries.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 93: 6025-6030.
Downes, B. P. and D. N. Crowell. 1998. Cytokinin regulates the expression of a soybean beta-expansin gene
by a post-transcriptional mechanism. Plant Mol. Biol. 37: 437-444.
Dransfield, j., N. W. Uhl, C. B. Asmussen, W. J. Baker, M. M. Harley, and C. E. Lewis. 2005. A new
phylogenetic classification of the palm family, Arecaceae. Kew Bulletin 60: 559-569.
Duncan, R. R. 1997. Tissue culture-induced Variation and Crop Improvement Advances in Agronomy.
Duval, Y., F. Engelmann, and T. Durrand-Gasselin. 1995. Somatic Embryogenesis in Oil Palm (Elaeis
guineensis Jacq.), Biotechnology in Agriculture and Forestry: 335-352.
Etienne, H. and B. Bertrand. 2003. Somaclonal variation in Coffea arabica: effects of genotype and
EPHE Banque de Monographies SVT 16

embryogenic cell suspension age on frequency and phenotype of variants. Tree Physiology 23: 419-426.
Filipecki, M., Z. M. Yin, A. Wisniewska, M. Smiech, R. Malinowski, and S. Malepszy. 2006. Tissueculture-responsive
and autotetraploidy-responsive changes in metabolic profiles of cucumber (Cuicumis sativus
L.). Journal of Applied Genetics 47: 17-21.
Finnegan, E. J., W. J. Peacock, and E. S. Dennis. 1996. Reduced DNA methylation in Arabidopsis thaliana
results in abnormal plant development. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 93: 8449-8454.
Finnegan, E. J., R. K. Genger, W. J. Peacock, and E. S. Dennis. 1998. DNA methylation in plants. Annu.
Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49: 223-247.
Fleming, A. J., D. Caderas, E. Wehrli, S. McQueen-Mason, and C. Kuhlemeier. 1999. Analysis of expansininduced
morphogenesis on the apical meristem of tomato. Planta 208: 166-174.
Fourré, J. L., P. Berger, L. Niquet, and P. André. 1997. Somatic embryogenesis and somaclonal variation in
Norway spruce: morphogenetic, cytogenetic and molecular approaches. Theoretical and Applied Genetics 94:
159-169.
Fourré, J. L. 2000. Somaclonal variation and genetic molecular markers in woody plants. Molecular Biology of
Woody Plants 1: 425-449.
Frommer, M., L. E. McDonald, D. S. Millar, C. M. Collis, F. Watt, G. W. Grigg, P. L. Molloy, and L.
Paul. 1992. A genomic sequencing protocol that yields a positive display of 5-methylcytosine residues in
individual DNA strands. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 89: 1827-1831.
Gaj, M. D. 2004. Factors influencing somatic embryogenesis induction and plant regeneration with particular
reference to Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Plant Growth Regulation 43: 27-47.
Gendrel, A. V. and V. Colot. 2005. Arabidopsis epigenetics: when RNA meets chromatin. Curr. Opin. Plant
Biol. 8: 142-147.
Gerhing, M., J. H. Huh, TF. Hsieh, J. Penterman, Y. Choi, J. J. Harada, R. B. Goldberg, and R. L.
Fischer. 2006. DEMETER DNA glycosylase establishes MEDEA polycomb gene self-imprinting by allelespecific
demethylation. Cell 124: 495-506.
Grandbastien, M. A. 1998. Activation of plant retrotransposons under stress conditions. Trends in Plant
Science 3(5): 181-187.
Hare, P. D., W. A. Cress and J. van Staden. 1997. The involvement of cytokinins in plant responses to
environmental stress. Plant Growth Regulatio 23: 79-103.
Herman, J. G., J. R. Graff, S. Myohanen, B. D. Nelkin, and S. B. Baylin. 1996. Methylation-specific PCR: a
novel PCR assay for methylation status of CpG islands. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 93: 9821-9826.
Jackson, J. P., A. M. Lindroth, X. Cao, and S. E. Jacobsen. 2002. Control of CpNpG DNA methylation by
the KRYPTONITE histone H3 methyltransferase. Nature 416: 556-560.
Jacquemard, J. C. 1995. Le palmier à huile. Collection "le technicien d'agriculture tropicale". Eds.
Maisonneuve et Larose, Paris, 207 p.
Jain, S. M. 2001. Tissue culture-derived variation in crop improvement. Euphytica 118: 153-166.
Jain, M., S. B. Tyagi, J. K. Thakur, A. K. Tyagi, and J. P. Khurana. 2004. Molecular characterization of a
light-responsive gene, breast basic conserved protein 1 (OsiBBC1), encoding nuclear-localized protein
homologous to ribosomal protein L13 from Oryza sativa indica. Biochim. Biophys. Acta 1676: 182-192.
Jaligot, E., A. Rival, T. Beule, S. Dussert, and J. L. Verdeil. 2000. Somaclonal variation in oil palm (Elaeis
guineensis Jacq.): the DNA methylation hypothesis. Plant Cell Reports 19: 684-690.
Jaligot, E., T. Beule, and A. Rival. 2002. Methylation-sensitive RFLPs: characterisation of two oil palm
markers showing somaclonal variation-associated polymorphism. Theoretical and Applied Genetics 104: 1263-
1269.
Jaligot, E., T. Beule, F. C. Baurens, N. Billotte, and A. Rival. 2004. Search for methylation-sensitive
amplification polymorphisms associated with the mantled variant phenotype in oil palm (Elaeis guineensis
EPHE Banque de Monographies SVT 17

Jacq.). Genome 47: 224-228.
Jang, I. C., Y. M. Pahk, S. I. Song, H. J. Kwon, B. H. Nahm, and J. K. Kim. 2003. Structure and expression
of the rice class-I type histone deacetylase genes OsHDAC1-3: OsHDAC1 overexpression in transgenic plants
leads to increased growth rate and altered architecture. Plant J. 33: 531-541.
Ji, S. J., Y. C. Lu, J. X. Feng, G. Wei, J. Li, Y. H. Shi, Q. Fu, D. Liu, J. C. Luo, and Y. X. Zhu. 2003.
Isolation and analyses of genes preferentially expressed during early cotton fiber development by subtractive
PCR and cDNA array. Nucleic Acids Res. 31: 2534-2543.
Jouannic, S., X. Argout, F. Lechauve, C. Fizames, A. Borgel, F. Morcillo, F. Aberlenc-Bertossi, Y. Duval,
J. Tregear. 2005. Analysis of expressed sequence tags from oil palm (Elaeis guineensis). FEBS Letters 579:
2709-2714.
Joyce, S.M., A. C. Cassells. 2002. Variation in potato microplant morphology in vitro and DNA methylation.
Plant Cell, Tissue and Organ Culture 70: 125-137.
Jullien, P.E., T. Kinoshita, N. Ohad, and F. Berger. 2006. Maintenance of DNA methylation during the
Arabidopsis Life cycle essential for parental imprinting. The Plant Cell Preview. 13 p.
Kaeppler, S. M., R. L. Phillips, and P. Olhoft. 1998. Molecular Basis of Heritable Tissue culture-induced
Variation in Plants. Somaclonal Variation and Induced Mutations in Crop Improvement. 465-484.
Kaeppler, S. M., H. F. Kaeppler, and Y. Rhee. 2000. Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants.
Plant Molecular Biology 43: 179-188.
Kidner, C. A. and R. A. Martienssen. 2005. The developmental role of microRNA in plants. Curr. Opin. Plant
Biol. 8: 38-44.
Konan, E., T. Durand-Gasselin, Y. Duval and B. Kouamé. 1996. Anomalie de la morhogenèse florale
"anomalie mantled" observée chez les plants de palmier à huile (Elaeis guineensis Jacq.) obtenus par
embryogenèse somatique. Etude de la réversion vers un phénotype normal des plants non conformes. Séminaire
Biotechnologie Végétales, Dakar, AUPELF-UREF : 26-46.
Kubis, S. E., A. M. M. F. Castilho, A. V. Vershinin, and J. S. Heslop-Harrison. 2003. Retroelements,
transposons and methylation status in the genome of oil palm (Elaeis guineensis) and the relationship to
somaclonal variation. Plant Molecular Biology 52: 69-79.
Ladyzynski, M., W. Burza, and S. Malepszy. 2002. Relationship between somaclonal variation and type of
culture in cucumber. Euphytica 125: 349-356.
Larkin, P. J. and W. R. Scowcroft. 1981. Somaclonal variation - a novel source of variability from cell
cultures for plant improvement. Theoretical and Applied Genetics 60: 197-214.
Law, R. D. and J. C. Suttle. 2005. Chromatin remodeling in plant cell culture: patterns of DNA methylation
and histone H3 and H4 acetylation vary during growth of asynchronous potato cell suspensions. Plant Physiol
Biochem. 43: 527-534.
Lee, M. L., F. C. Kuo, G. A. Whitmore, and J. Sklar. 2000. Importance of replication in microarray gene
expression studies: statistical methods and evidence from repetitive cDNA hybridizations. Proc. Natl. Acad. Sci.
U. S. A 97: 9834-9839.
Leroy, X. J., K. Leon, J. M. Hily, P. Chaumeil, and M. Branchard. 2001. Detection of in vitro cultureinduced
instability through inter-simple sequence repeat analysis. Theoretical and Applied Genetics 102:885-
891.
Lin, Z., Z. Ni, Y. Zhang, Y. Yao, H. Wu, and Q. Sun. 2005. Isolation and characterization of 18 genes
encoding alpha- and beta-expansins in wheat (Triticum aestivum L.). Mol. Genet. Genomics 274: 548-556.
Loidl, P. 2004. A plant dialect of the histone language. Trends Plant Sci. 9: 84-90.
LoSchiavo, F., L. Pitto, G. Giuliano, G. Torti, V. Nuti-Ronchi, D. Marazziti, R. Vergara, S. Orselli, and
M. Terzi. 1989. DNA methylation of embryogenic carrot cell cultures and its variations as caused by mutation,
differentiation, hormones and hypomethylating drugs. Theoretical and Applied Genetics 77: 325-331.
Madlung, A. and L. Comai. 2004. The effect of stress on genome regulation and structure. Annals of Botany
EPHE Banque de Monographies SVT 18

94: 481-495.
Marmey, P., I. Besse, and J. L. Verdeil. 1991. A protein marker found to differentiate two types of callus of
the same clones of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Series 3,
Sciences de la Vie 313: 333-338.
Matthes, M., R. Singh, S. C. Cheah, and A. Karp. 2001. Variation in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) tissue
culture-derived regenerants revealed by AFLPs with methylation-sensitive enzymes. Theoretical and Applied
Genetics 102: 971-979.
McClintock, B. 1984. The significance of responses of the genome to challenge. Science 226: 792-801.
McKnight, T. D., K. Riha, and D. E. Shippen. 2002. Telomeres, telomerase, and stability of the plant genome.
Plant Mol. Biol. 48: 331-337.
Megaert, P., D. Vaubert, J. Györgyey, G. Jahni, N. Maunoury, C. Chaparro Egaña, R. Villarroel, Z.
Kelemen, K. Kelemen, R. Vinardell, A. Kondorosi and E. Kondorosi. 2001. Utilisations d'arrays d'ADNc
pour l'étude du développement des nodosités symbiotiques chez Medicago truncatula. Ecole thèmatique
Biologie végétale : 1-7.
Meunier, J. and J. P. Gascon. 1972. General schema for oil palm improvement at the I.R.H.O. Oleagineux 27:
1-12.
Morcillo, F., C. Gagneur, H. Adam, F. Richaud, R. Singh, S. C. Cheah, A. Rival, Y. Duval, and J. W.
Tregear. 2006. Somaclonal variation in micropropagated oil palm. Characterization of two novel genes with
enhanced expression in epigenetically abnormal cell lines and in response to auxin. Tree Physiol 26: 585-594.
Morgenstern, B., A. Dress, and T. Werner. 1996. Multiple DNA and protein sequence alignment based on
segment-to-segment comparison. Proc. Natl. Acad. Sci U. S. A 93: 12098-12103.
Müller, K., W. Doerfler. 2000. Methylation-sensitive amplicon subtraction: a novel method to isolate
differrentially methylated DNA sequences in complex genomes. Gene.3-4: 154-160.
Nogueira, F. T. S., V. E. De Rosa, M. Menossi, E. C. Ulian, and P. Arruda. 2003. RNA expression profiles
and data mining of sugarcane response to low temperature. Plant Physiology 132: 1811-1824.
Noiret, J. M. 1981. Application of in vitro culture to improvement and production of clonal material in the oil
palm. Oleagineux 36: 123-126.
Noiret, J. M., J. P. Gascon, and C. Pannetier. 1985. Oil palm production by in vitro culture. Oleagineux 40:
365-372.
Orlando,V. 2000. Mapping chromosomal proteins in vivo by formaldehyde-crosslinked-chromatin
immunoprecipitation. Trends Biochem. Sci. 25(3): 99-104.
Pannetier, C., P. Arthuis, and D. Lievoux. 1981. Neoformation of young Elaeis guineensis plants from
primary calluses obtained on leaf fragments in vitro. Oleagineux 36: 119-122.
Peraza-Echeverria, S., V. A. Herrera-Valencia, and A. Kay. 2001. Detection of DNA methylation changes
in micropropagated banana plants using methylation-sensitive amplification polymorphism (MSAP). Plant Sci.
161: 359-367.
Peschke, V. R. L. Phillips, B. G. Bengenbach. 1987. Discovery of transposable element activity among
progeny of tissue culture-dervived maize plants. Science 228: 804-807.
Peschke, V. and R. L. Phillips. 1992. Genetic implications of somaclonal variation in plants. Advances in
Genetics : 41-75.
Phillips, R. L., S. M. Kaeppler, and P. Olhoft. 1994. Genetic instability of plant tissue cultures: breakdown of
normal controls. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91: 5222-
5226.
Prouteau, M. and V. Colot. 2005. Epigenetic control, development and natural genetic variation in plants.
Med. Sci.(Paris) 21: 422-427.
Qiu, J. 2006. Unfinished symphony. Nature 441: 143-145.
EPHE Banque de Monographies SVT 19

Rani, V., K. P. Singh, B. Shiran, S. Nandy, S. Goel, R. M. Devarumath, H. L. Sreenath, and S. N. Raina.
2000. Evidence for new nuclear and mitochondrial genome organizations among high-frequency somatic
embryogenesis derived plants of allotetraploid Coffea arabica L. (Rubiaceae). Plant Cell Reports 19: 1013-1020.
Rao, V. Donough. C. R. 1990. Preliminary evidence of genetic cause for the floral abnormalities in some oil
palm ramets. Elaeis 2: 199-207.
Ray-Gallet, D., A. Gerard, S. Polo, and G. Almouzni. 2005. Variations on the topic of the "histone code".
Med. Sci. (Paris) 21: 384-389.
Rival, A., T. Beulé, P. Barre, S. Hamon, Y. Duval, and M. Noirot. 1997 (a). Comparative flow cytometric
estimation of nuclear DNA content in oil palm (Elaeis guineensis Jacq) tissue cultures and seed-derived plants.
Plant Cell Reports 16: 884-887.
Rival, A., F. Aberlenc-Bertossi, F. Morcillo, J. Tregear, J. L. Verdeil, and Y. Duval. 1997 (b). Scaling-up in
vitro clonal propagation through somatic embryogenesis: the case of oil palm (Elaeis guineensis Jacq). Plant
tissue Culture and Biotechnology 3: 74-82.
Rival, A., L. Bertrand, T. Beulé, M. C. Combes, P. Trouslot, and P. Lashermes. 1998. Suitability of RAPD
analysis for the detection of somaclonal variants in oil palm (Elaeis guineensis Jacq). Plant Breeding 117: 73-76.
Rival, A., J. Tregear, E. Jaligot, F. Morcillo, F. Aberlenc-Bertossi, N. billotte, F. Richaud, T. Beule, A.
borgel, and Y. Duval. 2003. Biotechnology of the oil palm (Elaeis guineensis Jacq), p. 261-318. In P. K. Jaiwal
and R. P. Singh (eds.), Plant genetic engineering. Sci Tech Publishing Ltd, U.S.A.
Rizhsky, L., H. Liang, and R. Mittler. 2002. The combined effect of drought stress and heat shock on gene
expression in tobacco. Plant Physiol 130: 1143-1151.
Saez, V., P. Gallois, and M. Delseny. 2000. Accumulation and nuclear targeting of BnC24, a Brassica napus
ribosomal protein corresponding to a mRNA accumulating in response to cold treatment. PLANT SCIENCE
156: 35-46.
Schuchhardt, J., D. Beule, A. Malik, E.W.Wolski, H. Eickhoff, H. Lehrach, and H. Herzel. 2000.
Normalization strategies for cDNA microarrays. Nucleic Acids Research 28(10).
Schubert D., O. Clarenz, and J. Goodrich. 2005. Epigenetic control of plant developement by Polycom-group
proteins. Current Opinion in Plant Biology 8: 553-561
Tamaoki, M., T. Matsuyama, N. Nakajima, M. Aono, A. Kubo, and H. Saji. 2004. A method for diagnosis
of plant environmental stresses by gene expression profiling using a cDNA macroarray. Environmental
Pollution 131: 137-145.
Theissen G., A. Becker, A. Di Rosa, A. Kanno, J. T. Kim, K. Münster, U. Winter, U.and H. Saedler. 2000.
A short history of MADS box genes in plants. Plant Mol. Biol. 42: 115-149.
Thompson, J. D., D. G. Higgins, and T. J. Gibson. 1994. CLUSTAL W: improving the sensitivity of
progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight
matrix choice. Nucleic Acids Res. 22: 4673-4680.
Tian, L. and Z. J. Chen. 2001. Blocking histone deacetylation in Arabidopsis induces pleiotropic effects on
plant gene regulation and development. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 98: 200-205.
Touchet, B. d., Y. Duval, and C. Pannetier. 1991. Plant regeneration from embryogenic suspension cultures of
oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Plant Cell Reports 10: 529-532.
Tregear, J. W., F. Morcillo, F. Richaud, A. Berger, R. Singh, S. C. Cheah, C. Hartmann, A. Rival, and Y.
Duval. 2002. Characterization of a defensin gene expressed in oil palm inflorescences: induction during tissue
culture and possible association with epigenetic somaclonal variation events. J. Exp. Bot. 53: 1387-1396.
Verbsky M.L., and E. J. Richards. 2001. Chromatin remodeling in plants. Current Opinion in Plant Biology 4:
494-500.
Voiblet, C., S. Duplessis, N. Encelot, and F. Martin. 2001. Identification of symbiosis-regulated genes in
Eucalyptus globulus-Pisolithus tinctorius ectomycorrhiza by differential hybridization of arrayed cDNAs. Plant
Journal 25: 181-191.
EPHE Banque de Monographies SVT 20

Wang, X. J., X.L. Cao and Y. Hong. 2005. Isolation and characterization of flower-specific transcripts in
Acacia mangium. Tree Physiology 25: 167-178.
Zheng, J., J. Zhao, Y. Tao, J. Wang, Y. Liu, J. Fu, Y. Jin, P. Gao, J. Zhang, Y. Bai and G. Wang. 2004.
Isolation and analysis of water stress induced genes in maize seedlings by subtractive PCR and cDNA
macroarray. Plant Molecular Biology 55: 807-823.
EPHE Banque de Monographies SVT 21