Comment une plante devient carnivore insectivore
Publié par Isabelle le 21/05/2016 à 12:00
Source: CORDIS-Europa
Des chercheurs de l'UE découvrent comment la dionée est devenue une plante prédatrice.


Le projet CARNIVORUM financé par l'UE a publié une recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) détaillant comment le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des...) de la dionée lui a permis de devenir une plante carnivore (On appelle plante carnivore tout végétal capable de capturer des proies (insectes, acariens et autres petits invertébrés essentiellement) et d'en assimiler tout ou partie afin de...) insectivore.

La dionée attrape-mouche a longtemps fasciné les biologistes du fait que les bases moléculaires de son évolution carnivore étaient longtemps méconnues. Dans un article pour la revue Genome Research, les chercheurs du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) CARNIVORUM ont désormais mis en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) ce mystère biologique durable.

La dionée ou attrape-mouche n'est en aucun cas la seule plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les autres...) carnivore; la droséra piège ses proies à l'aide de ses tentacules collantes et les sarracénies utilisent des ensembles d'enzymes attrayants pour attirer leur prochain repas. Les habitudes alimentaires agressives des plantes carnivores leur permettent de survivre dans un sol pauvre en leur offrant une nouvelle source d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) et d'autres nutriments. De nombreux biologistes ont longtemps suspecté que ce comportement prédateur (Un prédateur est un organisme vivant qui met à mort des proies pour s'en nourrir ou pour alimenter sa progéniture. La prédation est très courante dans la nature où les prédateurs jouent un rôle...) a évolué lorsque les ancêtres des plantes carnivores actuelles ont activé les mécanismes de défense habituels contre les insectes nuisibles en armes de défense.

Cette hypothèse a désormais gagné un soutien supplémentaire à la suite d'une étude génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) détaillée sur les dionées entreprise par l'équipe de CARNIVORUM, sous la direction du biophysicien le professeur Rainer Hedrich et du bioinformaticien le professeur Jorg Schultz de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis,...) Julius Maximilian à Wurztbourg, en Allemagne.

Plus particulièrement, les dionées reconnaissent leur proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre, qualifié de prédateur.) à l'aide de leurs poils sensibles situés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) intérieure du piège. Une fois stimulés, ces poils génèrent un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) électrique qui est transmis à la plante. Après le premier stimulus, le piège se souvient du signal mais ne se referme pas; ce n'est qu'après le second stimulus qu'il ne le fait. La proie capturée activera à plusieurs reprises les poils déclencheurs, stimuleront à leur tour des signaux électriques dont la plante se "souviendra".

Jusqu'à présent, aucun gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou...) spécifique aux carnivores n'a été identifié chez les dionées. Afin de comprendre les voies moléculaires impliquées chez les plantes insectivores, les chercheurs d'Allemagne et leurs partenaires en Arabie Saoudite ont généré des profils de transcription pangénomique des plantes avant qu'elles n'attrapent une proie et ensuite après avoir piégé un criquet et commencer à le digérer encore vivant. Par la suite, ils ont comparé ces profils génomiques à d'autres tissus végétaux.

Les pièges non stimulés possèdent des régimes d'expression qui ressemblent particulièrement à une base foliaire, soutenant l'hypothèse courante que les pièges sont des feuilles modifiées. Néanmoins, les glandes à l'intérieur du piège, qui stimulent la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu extérieur des aliments (eau, molécules organiques et minéraux), les modifie afin de les...) de l'insecte (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement (association loi de 1901),...) et sont activées après quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) pour aider à l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est...) des nutriments, ressemblent davantage au modèle d'expression génétique des racines, ces dernières étant essentielles pour l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) des nutriments pour des plantes non-carnivores.

La clé de l'évolution extraordinaire de la dionée semble tourner autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre...) de la chitinase, une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et...) qui digère la chitine dans les exosquelettes d'insectes. "Un contact avec la chitine représente habituellement un danger pour une plante; elle comprend qu'elle sera la proie d'un insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un sous-groupe : les mandibulates. On connaît un insecte...), par exemple", a commenté le professeur Hedrich. Chez la dionée, ces mécanismes de défense ont été reprogrammés au cours de l'évolution. La plante les utilise désormais pour dévorer les insectes."

Les chercheurs ont également utilisé la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre...) électronique pour étudier l'ultrastructure des glandes du piège, et ont découvert des couches cellulaires spécialisées impliquées dans la sécrétion active, le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des...) des nutriments, l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) lipidique, et la biosynthèse de protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine...) nécessaires pour la fonction du piège.

En partie financé par le Conseil européen de la recherche (CER), le projet CARNIVORUM s'est officiellement achevé en février 2016 et a reçu presque 2,5 millions d'euros de financement de l'UE.

Pour plus d'informations voir: projet sur CORDIS
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