La cuticule des mousses: ancêtre de la lignine des plantes vasculaires ?

Publié par Adrien le 13/03/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSB
L'évolution de deux biopolymères essentiels, la lignine et la cutine, a été nécessaire à la transition des plantes du milieu aquatique au milieu terrestre. En recherchant chez une mousse l'origine évolutive de la lignine, une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) des plantes, en collaboration avec des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Freiburg (Allemagne), révèle une étape commune à l'évolution de ces deux biopolymères chez les plantes terrestres. Cette étude a été publiée le 8 mars 2017 dans la revue Nature Communications.


Figure: A gauche: Mousse Physcomitrella patens sauvage. A droite: Impact de la déficience (?CYP98) du gène codant l'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...) CYP98 impliquée dans le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques...) phénolique sur le développement.
© Hugues Renault

Les plantes ont colonisé le milieu terrestre il y a près de 450 millions d'années. Cette transition a consisté en une adaptation à un nouvel environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) plus hostile. Pour la réussir, les plantes ont développé des mécanismes de résistance à la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), à la sécheresse, aux radiations solaires (notamment aux UV-B) et aux températures extrêmes. L'un d'entre eux est la mise en place d'un système vasculaire permettant le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) à longue-distance de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et des nutriments, ainsi qu'une rigidification des tissus. Ces adaptations ont nécessité des innovations métaboliques ad hoc.

Chez les plantes supérieures, le métabolisme phénolique est à l'origine de la synthèse d'un large répertoire de molécules spécialisées aux propriétés anti-UV et anti-oxydantes comme les flavonoïdes ou les esters phénoliques. Il génère également les précurseurs de biopolymères, en particulier ceux de la lignine qui jouent un rôle fondamental dans la formation du système vasculaire.

Selon les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) génomiques actuelles, le métabolisme phénolique des plantes est apparu lors de leur transition du milieu aquatique vers le milieu terrestre. Son implication dans le processus de terrestrialisation a donc été proposée, jusqu'ici sans confirmation expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...).

L'équipe de Danièle Werck, en collaboration avec celle de Ralf Reski (Université de Freiburg, Allemagne), a choisi d'étudier les origines de la lignine dans la mousse Physcomitrella patens qui appartient au groupe des Bryophytes, les plus anciens végétaux terrestres. P. patens est dépourvue de lignine mais possède déjà une partie de la machinerie enzymatique qui permet sa biosynthèse chez les plantes supérieures. C'est en étudiant chez la mousse la fonction de l'une des enzymes intervenant dans ce métabolisme, le cytochrome P450 CYP98, que les chercheurs ont mis au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) l'un des mécanismes ancestraux d'adaptation des plantes à la dessiccation. Les plantes déficientes pour le gène CYP98 (?CYP98) montrent un défaut de croissance très important (Figure) et une perméabilité de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) fortement accrue. Par des techniques de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...), biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...), et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) analytique, les chercheurs ont pu démontrer que le métabolisme phénolique est requis pour la formation d'une cuticule associant précurseurs phénoliques et aliphatiques. Ce polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...) cuticulaire permet une imperméabilisation de la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la...), une protection contre les radiations UV, ainsi que la rigidification de ses parties érigées.

Cette étude apporte la première démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir...) du rôle essentiel joué dans le développement par le métabolisme phénolique chez une mousse. Il révèle que l'une des fonctions ancestrales de ce métabolisme est la production d'une cuticule enrichie en précurseurs phénoliques. Cette fonction apparaît fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour l'adaptation aux contraintes terrestres.
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.818 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique