Des scientifiques de l'université et de la recherche de Wageningen et leurs collègues japonais et espagnols ont découvert un interrupteur « marche/arrêt » et un « bouton de volume » dans les plantes qui contrôlent leur croissance. L’application de cette découverte peut aider les producteurs à concevoir de nouvelles cultures, par exemple plus résistantes aux maladies, à la sécheresse ou aux inondations. Leurs découvertes ont été publiées dans Nature Plants.
L’équipe de chercheurs a montré que la réponse très complexe des plantes à l’hormone végétale auxine peut être réduite à un simple modèle de commutation. Fondamentalement, l'auxine fait passer un interrupteur de « off » à « on ». Dans le même temps, un deuxième facteur entre en compétition avec ce « commutateur » et détermine ainsi la sensibilité de chaque cellule à l'hormone. Les nombreuses façons dont une plante réagit à l'auxine, de la racine à la floraison, sont déterminées, pour ainsi dire, par l'interrupteur marche/arrêt et le contrôle du volume.
La petite molécule d’auxine est connue pour contrôler de nombreux aspects de la croissance et du développement des plantes en modifiant l’activité de divers gènes. Les protéines ARF liant l'ADN se lient aux gènes et les activent ou les désactivent. C'est l'auxine qui détermine si les protéines ARF sont actives ou non. La plupart des plantes possèdent différentes protéines ARF, qui se sont formées parce que plusieurs copies ont été créées au cours de l'évolution, après quoi leurs propriétés ont changé. Tout cela conduit à un réseau extrêmement complexe de protéines ARF qui peuvent provoquer différentes réactions à une hormone.
L'équipe a étudié la réponse à l'auxine dans la mousse parapluie Marchantia polymorphe. Cette plante possède le système auxine le plus simple et a déjà été décrite par les chercheurs dans une publication dans eLife, pour lequel Hirotaka Kato et Sumanth Mutte ont reçu le Wageningen Research Award en 2019. Dans cette nouvelle recherche Nature Plants l'équipe profite de la simplicité du système de réaction de Marchantia et a méticuleusement cartographié son fonctionnement en utilisant une combinaison de génétique et de biochimie protéique. Cela a révélé le système simple de deux protéines ARF concurrentes qui constitue l’essence du système auxine.
Protéine ARF1 chez Marchantia – L'interrupteur marche/arrêt est marqué d'une protéine fluorescente (photo : Shubhajit Das)
«Nous pensons que nos résultats changeront fondamentalement la façon dont les chercheurs examinent le fonctionnement de l'importante hormone auxine», déclare Dolf Weijers, chef du laboratoire de biochimie et chef de l'équipe de recherche. « De plus, cette avancée majeure dans nos connaissances sur la manière dont les cellules réagissent à l’hormone nous offre des opportunités sans précédent d’influencer la réponse des cultures à l’hormone au niveau cellulaire. La multiplication, la croissance des racines et bien d’autres propriétés des plantes dépendent de la réponse à l’auxine.
Pendant des décennies, on a cru que les plantes à fleurs, y compris la plante modèle Thale Cress, utilisaient un système très complexe de facteurs de réponse pour amener les cellules à réagir de différentes manières à la même hormone. Ainsi, certaines cellules grandissent, d’autres se divisent et d’autres encore se différencient. On croyait également que la même hormone provoquait le développement des racines et la floraison, selon l’endroit où se produisait la réaction dans la plante.
L’équipe de recherche décrit maintenant comment elle a découvert un principe très simple qui est à la base des réponses complexes à l’auxine, une hormone végétale. Il est probable que ce même principe s’applique à d’autres espèces végétales possédant de grandes familles de protéines ARF. Les recherches actuelles nous apprennent comment les plantes, y compris les cultures, réagissent à cette hormone.
Le biologiste expérimental Hirotaka Kato, anciennement de l'Université de Wageningen, aujourd'hui à l'Université de Kobe, a collaboré à ses recherches révolutionnaires avec des collègues du Laboratoire de chimie et de biophysique de Wageningen, du Synchrotron Alba de Barcelone et de l'Université de Kyoto. La recherche a été en partie financée par une subvention NWO-VICI accordée à Dolf Weijers en 2015.
L'auxine est une hormone végétale biologique importante qui joue un rôle crucial dans la croissance et le développement des plantes. C'est devenu
Les hormones végétales jouent un rôle crucial dans la croissance, le développement et la réponse des plantes à leur environnement. L'un des plus importants
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