Découverte d'un gène de "satiété" en azote chez les plantes

Des chercheurs du laboratoire de Biochimie et physiologie moléculaire des plantes (B&PMP, CNRS/Inra/Montpellier SupAgro/Université Montpellier 2), de l'Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP, CNRS) et du Center for genomics and systems biology à New-York, viennent de caractériser un gène impliqué dans le mécanisme moléculaire qui permet aux plantes d'ajuster le prélèvement du nitrate du sol à leurs besoins en azote.


Dans le but de se nourrir, les plantes prélèvent, grâce à leurs racines, le nitrate présent dans le sol. Ce phénomène est assuré par des transporteurs très efficaces qui permettent le passage du nitrate à travers les membranes des cellules situées en périphérie des racines. Toutefois, la disponibilité du nitrate du sol étant hétérogène et fluctuante dans le temps et dans l'espace, les plantes doivent constamment moduler cette capacité d'absorption afin de maintenir une entrée de nitrate conforme à leurs besoins. Ceci est rendu possible grâce à un mécanisme, qualifié de "satiété" par analogie aux animaux, qui permet à la plante de réduire son absorption quand ses besoins en azote sont satisfaits.

Pour la première fois, les chercheurs de Montpellier, de Strasbourg et de New-York ont identifié un gène, HNI9/IWS1, qui participe à ce mécanisme chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce gène code pour une protéine du noyau des cellules végétales dont la fonction était très mal connue jusqu'à présent. Les scientifiques ont montré que lorsque la plante est à satiété, la protéine HNI9/IWS1 est responsable du dépôt de marques épigénétiques au niveau du gène du principal transporteur membranaire de nitrate de la racine. Ces marques sont associées à la réduction de l'expression de ce gène, elle-même associée au freinage de l'absorption racinaire de nitrate.

Ces recherches originales ouvrent des pistes pour améliorer l'utilisation des engrais en agriculture. Le nitrate est en effet l'un des constituants principaux de ces engrais, dont une partie non prélevée par les cultures entraîne une pollution des eaux souterraines et de surface. La découverte des mécanismes naturellement mis en oeuvre par les plantes pour ajuster l'acquisition de nitrate à leur demande nutritionnelle est à ce titre importante. Elle peut aider à la sélection de variétés de plantes plus respectueuses de l'environnement, qui stockeraient l'azote en excès dans le milieu pour le remobiliser en situation de déficit, laissant ainsi une quantité moindre de nitrate dans les sols.