Le génome de l'arbre à thé

Le mystère des saveurs du thé révélé par son génome

Les variétés de thés les plus populaires comme le thé noir, le thé vert, le thé matcha, le thé Oolong, ou le thé blanc, proviennent toutes des feuilles de l’arbuste à feuilles persistantes nommé Camellia sinensis, connu sous le nom d’arbre à thé. Il existe de nombreuses saveurs, mais le mystère réside sur ce qui les détermine et sur la base génétique des saveurs de thé.

Malgré les connaissances sur les vertus et bienfaits du thé, son immense importance culturelle et économique, on connaît relativement peu l’arbuste derrière les feuilles de thé. Cependant, le premier brouillon du génome du théier a été publié le 1er mai 2017 dans la revue Molecular Plant. Cette étude peut aider à expliquer pourquoi les feuilles de thé sont si riches en antioxydants et en caféine.

Le génome de l'arbre à thé

Le génome de l’arbre à thé contient des indices sur la façon dont une feuille produit tant de saveurs


Comprendre comment l’arbre à thé diffère génétiquement de ses parents proches peut aider les producteurs de thé à découvrir ce qui rend si différent l’arbuste Camellia sinensis.

Le genre Camellia contient plus de 100 espèces, y compris plusieurs plantes décoratives populaires, qui peuvent aussi permettre de produire de l’huile essentielle (tea tree). Mais seulement deux variétés majeures — Camellia assamica (C. sinensis. Var. Assamica) et Camellia sinensis (C. sinensis var. Sinensis) — sont cultivées commercialement pour faire cette délicieuse boisson populaire.

Des études antérieures ont suggéré que le thé doit beaucoup de sa saveur à un groupe d’antioxydants appelés flavonoïdes. Ce sont des molécules qui sont censées aider les plantes à survivre dans leur milieu.

L’un des flavonoïdes, dont la saveur est amère, est appelé catéchine. C’est cette molécule qui est particulièrement associée à la saveur particulière du thé. Les niveaux de catéchine et d’autres flavonoïdes varient selon les espèces de Camellia, tout comme le taux caféine présent dans le thé. L’arbuste Camellia sinensis contient des niveaux élevés de catéchines, de la caféine et des flavonoïdes, mais aussi des copies multiples de gènes qui produisent de la caféine et des flavonoïdes.

Tout comme les catéchines, la caféine et les flavonoïdes ne sont pas des protéines, ce qui signifie qu’elles ne sont pas codées dans le directement  dans le génome. Les protéines codées génétiquement sont fabriquées dans les feuilles de thé.

Toutes les espèces de Camellia ont des gènes pour les voies productrices de caféine et de flavonoïdes, mais chaque espèce exprime ces gènes à différents niveaux. Cette variation peut expliquer pourquoi les feuilles de Camellia sinensis conviennent pour faire du thé, tandis que les autres espèces de Camellia ne le permettent pas.

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Le génome de l’arbre à thé représente plus de quatre fois la taille du génome de la plante du café !


L’étude indique que plus de la moitié des paires de bases (appariement de deux bases nucléiques) dans le génome de l’arbre à thé font partie de séquences copiées et collées à différents endroits du génome à de nombreuses reprises. Ceci a entraîné une expansion spectaculaire de la taille du génome de l’arbre à thé et, peut-être, de nombreux doublons de certains gènes, y compris ceux qui résistent aux maladies et aux parasites.

Les chercheurs pensent que ces familles de gènes « élargies » ont dû aider les arbres à thé à s’adapter à différents climats et à des contraintes environnementales, car les arbres à thé se développent parfaitement sur plusieurs continents et dans un large éventail de conditions climatiques. Étant donné qu’une grande partie de ce « copier/coller » semble avoir eu lieu récemment dans l’histoire de l’évolution du thé, les chercheurs ont estimé la culture du thé est en partie responsable.

Ces gènes dupliqués et le grand nombre de séquences répétitives ont rendu la recherche complexe. D’une part, le génome de l’arbre à thé s’est avéré beaucoup plus grand que prévu initialement. Le génome de l’arbre à thé représente plus de quatre fois la taille du génome de la plante du café ! Il est beaucoup plus grand que la plupart des espèces de plantes séquencées.

Une complication supplémentaire est le fait que beaucoup de ces gènes sont des doublons ou des doublons proches. Les génomes entiers sont trop longs pour se dérouler d’une seule pièce, alors les scientifiques doivent copier des milliers et des milliers de fragments de génome, identifier les séquences qui se chevauchent et qui apparaissent dans de multiples fragments. Ces chevauchements deviennent des signes pour aligner les fragments dans le bon ordre.

Cependant, lorsque le génome contient des séquences qui sont répétées des centaines ou des milliers de fois, ces chevauchements disparaissent dans la foule des répétitions. C’est comme assembler un puzzle de millions de pièces où toutes les parties du milieu sont identiques.

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Le fruit de cinq années de recherche

Même avec un séquençage moderne et les outils actuels, l’assemblage du génome a pris 5 ans. Par ailleurs, il reste encore du pain sur la planche. Les chercheurs vont vérifier le génome en sélectionnant différentes variétés d’arbres de thé du monde entier.

Enfin, l’objectif est de construire des cartes génétiques et de nouvelles technologies de séquençage, pour réaliser une mise à jour qui explorera une partie de la saveur provenant du thé. Les chercheurs vont examiner la variation du nombre de copies de gènes pour voir comment elles affectent les propriétés du thé, comme dans le cas de la saveur. « Nous voulons obtenir une carte de différentes variations de l’arbre du thé et répondre à la façon dont il a été domestiqué, cultivé et dispersé dans différents continents du monde » concluent les chercheurs.

© Blog Nutrition Santé – Jimmy Braun – Mai 2017


Sources

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