La fleur double est associée à des défauts d’un gène de type Phantastica chez Catharanthus roseus

Pourquoi certaines fleurs de jardin développent un anneau supplémentaire de pétales

Les jardiniers ont longtemps apprécié les fleurs doubles, dont les pétales supplémentaires donnent aux corolles un aspect luxuriant, proche de la rose. Chez la pervenche de Madagascar, une plante de bordure courante qui fournit aussi des composés médicinaux importants, certaines variétés conservent leurs étamines et leur pistil normaux mais développent un anneau supplémentaire de pétales et des feuilles légèrement tordues. Cette étude met au jour le changement génétique clé qui produit ces fleurs ornées, révélant une nouvelle façon dont les plantes peuvent remodeler leurs fleurs et offrant aux sélectionneurs un levier pour créer des variétés spectaculaires.

De corolles nettes à cinq pétales à des doubles froncées

Chez la pervenche sauvage, chaque fleur comporte cinq sépales, cinq pétales, cinq étamines et un pistil, disposés en une étoile simple. Le cultivar à fleur double, commercialisé sous des noms comme Sunny Princess, conserve cet ensemble de base mais ajoute un pétale supplémentaire à la base de chaque pétale d’origine, créant un second anneau de couleur. Ces plantes présentent également des feuilles tordues dues à une réduction de l’allongement foliaire lors de la croissance. Des travaux antérieurs suggéraient que ce caractère de fleur double se comporte comme un gène récessif simple ; ici, les auteurs ont confirmé cela en croisant des plantes simples et doubles et en suivant le caractère chez des centaines de petits-enfants.

À la recherche du gène responsable des pétales supplémentaires

Pour trouver le gène en cause, l’équipe a utilisé une approche de cartographie puissante qui compare l’ADN de nombreux plants à fleurs doubles avec l’ADN de plants à fleurs simples. Ils ont séquencé des génomes entiers à partir de pools de chaque type et recherché des régions où les variants génétiques étaient fortement corrélés aux fleurs doubles. Une seule région du chromosome 1 s’est distinguée. En ajoutant une cartographie classique par marqueurs dans une grande famille de deuxième génération, ils ont réduit cette zone à un segment contenant 82 gènes. Un gène en particulier présentait une modification dramatique dans les lignées à fleurs doubles : une petite délétion d’une base en début de gène qui décale le cadre de lecture et tronque la protéine codée en un fragment court probablement non fonctionnel.

Un gène « phantastique » avec une torsion particulière

Le gène endommagé s’est avéré être un parent de PHANTASTICA, une famille de gènes végétaux bien connue pour contribuer à la forme des feuilles et d’autres organes. Les auteurs ont nommé ce gène chez la pervenche PHANTASTICA-like, ou CrPHAL, et ont identifié un second gène apparenté qu’ils ont appelé CrPHAN. Alors que CrPHAN correspond étroitement aux gènes PHANTASTICA classiques d’autres espèces, CrPHAL forme une branche distincte de l’arbre phylogénétique et porte des segments supplémentaires dans sa séquence protéique, ce qui suggère un rôle particulier. Dans toutes les lignées à fleurs doubles testées issues des programmes de sélection, CrPHAL était inactivé soit par la même délétion provoquant un décalage du cadre, soit par une mutation stop précoce indépendante, tandis que CrPHAN ne montrait pas de mutations délétères évidentes. Ce lien fort entre CrPHAL non fonctionnel et les fleurs doubles suggère que la perte de fonction de CrPHAL permet la formation des pétales supplémentaires.

En quoi cette voie diffère des gènes classiques d’« identité » florale

Beaucoup de fleurs doubles dans d’autres espèces apparaissent lorsque les gènes centraux d’identité florale « ABC » dysfonctionnent et convertissent étamines ou carpelles en pétales supplémentaires, sacrifiant souvent la fertilité. Les fleurs doubles de pervenche sont différentes : les quatre types d’organes restent présents et reconnaissables, et les plantes produisent toujours des étamines et des pistils viables. Les auteurs ont comparé leurs résultats avec des études chez Arabidopsis, tomate, muflier, tabac, maïs et d’autres plantes où les gènes de type PHANTASTICA contrôlent principalement la forme des feuilles et la croissance plane du limbe foliaire. Chez la tomate et dans certains autres cas, réduire l’activité de PHANTASTICA peut augmenter le nombre de pétales mais réduit souvent aussi les étamines. En revanche, les pervenches avec CrPHAL cassé ajoutent des pétales sans perdre d’étamines, et des expériences chez des mutants d’Arabidopsis n’ont pas reproduit les fleurs doubles de type pervenche à différentes températures. Ensemble, ces comparaisons montrent que CrPHAL et ses apparentés ont des rôles en partie partagés mais aussi divergents selon les espèces.

Ce que cela signifie pour les jardins et l’évolution des plantes

Pour un non-spécialiste, l’essentiel est qu’un défaut subtil d’un seul gène qui guide le développement des feuilles et des fleurs peut transformer une pervenche à cinq pétales en une plante à fleurs doubles plus fournies, avec seulement des effets secondaires légers sur la morphologie des feuilles. Parce que ces plantes produisent encore graines et pollen, les sélectionneurs peuvent facilement les croiser et combiner le caractère de fleur double avec d’autres traits désirables comme de nouvelles couleurs ou des habitudes de croissance. Ce travail révèle aussi que les plantes peuvent atteindre des fleurs doubles d’apparence similaire par des voies autres que les gènes classiques d’identité florale, suggérant une flexibilité insoupçonnée dans la façon dont les fleurs évoluent de nouvelles formes.

Citation: Tomomatsu, K., Tsuji, T., Koyama, T. et al. Double flower is associated with defects in a Phantastica-like gene in Catharanthus roseus. Sci Rep 16, 15239 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46883-2

Mots-clés: fleurs doubles, pervenche de Madagascar, génétique florale, amélioration ornementale, gène de type PHANTASTICA