Comment les tournesols "voient" le Soleil ?

Le mécanisme par lequel les tournesols suivent le Soleil a longtemps intrigué les chercheurs. Une étude récente menée par des biologistes végétaux de l'Université de Californie à Davis, publiée le 31 octobre dans PLOS Biology, révèle une découverte surprenante.


Stacey Harmer, professeur de biologie végétale à UC Davis et auteur principal de l'étude, exprime sa surprise face aux résultats obtenus. Traditionnellement, on pensait que le phénomène d'héliotropisme des tournesols, leur capacité à suivre le Soleil, reposait sur le même mécanisme que le phototropisme, observé chez la plupart des plantes. Ce dernier est régulé par une molécule appelée phototropine et répond à la lumière bleue.

Les tournesols orientent leur tête en croissant davantage du côté est de la tige le jour, poussant ainsi la tête vers l'ouest, et inversement la nuit. Les travaux antérieurs du laboratoire de Harmer à l'UC Davis ont montré comment les tournesols utilisent leur horloge circadienne interne pour anticiper le lever du Soleil et synchroniser l'ouverture de leurs fleurons avec l'apparition d'insectes pollinisateurs le matin.


Christopher Brooks, étudiant diplômé, Hagatop Atamian, chercheur postdoctoral, et Harmer ont examiné les gènes activés chez les tournesols cultivés en intérieur et ceux en extérieur. En intérieur, les tournesols grandissaient directement vers la lumière, activant des gènes associés à la phototropine. Cependant, ceux cultivés en extérieur montraient un tout autre schéma d'expression génique, sans différence apparente de phototropine d'un côté de la tige à l'autre.

Les chercheurs n'ont pas encore identifié les gènes impliqués dans l'héliotropisme. Le blocage de la lumière bleue, ultraviolette, rouge ou infrarouge n'affectait pas la réponse d'héliotropisme, suggérant l'existence de multiples voies réagissant à différentes longueurs d'onde pour atteindre le même objectif. Des travaux futurs porteront sur la régulation des protéines dans les plantes.


Les tournesols s'adaptent rapidement. Lorsque des plantes cultivées en laboratoire sont exposées à l'extérieur, elles commencent à suivre le Soleil dès le premier jour. Ce comportement s'accompagne d'une explosion de l'expression génique sur le côté ombragé de la plante, qui ne se répète pas les jours suivants, suggérant une sorte de "recâblage".

Cette découverte révèle des voies inconnues de détection de la lumière et de croissance chez les plantes, ayant une large pertinence, selon Harmer. "Les choses que vous définissez dans un environnement contrôlé, comme une chambre de culture, peuvent ne pas fonctionner dans le monde réel", dit-elle.

Plus d'informations: Multiple light signaling pathways control solar tracking in sunflowers, PLoS Biology (2023). DOI: 10.1371/journal.pbio.3002344. journals.plos.org/plosbiology/ ... journal.pbio.3002344