Un mystère résolu dans la reproduction des plantes

Publié par Isabelle le 04/08/2021 à 13:00
Source: INRAE
Bien que le processus de reproduction des plantes à fleur ait été décrit il y a plus de 120 ans, de nombreux mystères restent encore à percer. Des scientifiques d'INRAE, de l'ENS de Lyon, du CNRS et de Limagrain ont caractérisé une nouvelle membrane dans le grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève...) de pollen (Le pollen (du grec palè : farine ou poussière) constitue, chez les...) entourant les deux spermatozoïdes.

Dans une publication parue le 29 juillet 2021 dans Journal of cell Biology, les scientifiques montrent que cette membrane est indispensable pour garantir l'intégrité de cellules reproductrices lors de leur voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel...) vers la fleur (La fleur est constituée par l’ensemble des organes de la reproduction et des enveloppes...) femelle (En biologie, femelle (du latin « femella », petite femme, jeune femme) est le...), et former ainsi une graine (Dans le cycle de vie des « plantes à graines », la graine est la structure qui...) viable. Ces graines fournissent la plupart de nos aliments à base de plantes et des aliments pour le bétail. Des connaissances fondamentales qui pourraient être mobilisées pour le développement de nouvelles variétés.


Reproduction des plantes: le rôle élucidé d'une membrane indispensable dans le grain de pollen.
© PIXABAY

La naissance d'un nouvel individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...) commence par la fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction...): fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) d'une cellule femelle avec une cellule mâle. Contrairement aux animaux ou une seule fécondation est nécessaire pour former un embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est...), les plantes à fleurs, quant à elles, réalisent une double fécondation où deux cellules reproductrices mâles fusionnent séparément et simultanément avec deux cellules reproductrices femelles. Cette double fécondation est indispensable pour former une graine viable. Ces graines fournissent la plupart de nos aliments à base de plantes et des aliments pour le bétail.

Chez les plantes à fleurs, les deux cellules reproductrices mâles (ou spermatozoïdes) ne sont pas mobiles et c'est donc le grain de pollen qui les transporte vers les parties maternelles enfouies au centre de la fleur. Dans cette nouvelle étude des scientifiques d'INRAE et leurs collaborateurs[1] ont caractérisé une nouvelle membrane dans le grain de pollen qui entoure les deux spermatozoïdes et qui est indispensable pour garantir l'intégrité de ces cellules reproductrices lors de leur voyage.


Visualisation de la protéine NOT-LIKE-DAD qui se trouve sur une membrane qui entoure les deux cellules reproductrices (spermatozoïdes) qui sont présentes dans chaque grain de pollen (image prise par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) confocale)

Une membrane clé qui révèle ses secrets... dont la présence d'une protéine "pas comme papa"

Grâce à l'utilisation de technique de microscopie et d'outils de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) et cellulaire, des signes distinctifs de cette membrane ont été mis en évidence.

Le premier signe distinctif de cette membrane est un enrichissement en un lipide (Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules...) particulier chargé négativement. Sa deuxième caractéristique est la présence de la protéine NOT-LIKE-DAD ("pas comme papa" en français) qui porte une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) positive et des ancres lipidiques lui permettant de s'accrocher exclusivement à cette membrane atypique. Les scientifiques ont également montré que cette membrane entourant les deux spermatozoïdes joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle clé pour le bon déroulement de la double fécondation, afin d'amener les deux cellules reproductrices au bon endroit et au bon moment.

La découverte d'un mécanisme universel dans le règne végétal ?

D'un côté, ces découvertes enrichissent nos connaissances du vivant. Ainsi on constate que d'autres membranes particulières, comme celles qui entourent certains champignons parasites ou certains champignons symbiotiques, montrent également une signature de lipide similaire à celle trouvée dans le grain de pollen. Cela laisse supposer que celle-ci pourrait donc être un mécanisme universel pour délimiter des structures particulières à l'intérieur des cellules végétales. De l'autre côté, la localisation spécifique de la protéine NOT-LIKE-DAD sur cette membrane particulière est un premier pas pour élucider le mécanisme par lequel l'absence de cette protéine entraîne la dégradation des chromosomes paternels enfermés dans cette membrane. Un phénomène exploité quotidiennement pour le développement de nouvelles variétés de maïs (Le maïs (aussi appelé blé d’Inde au Canada) est une plante tropicale...), et qui pourrait désormais accélérer l'amélioration des plantes de nombreuses autres espèces végétales.

Note:
[1] Ont participé des scientifiques du laboratoire Reproduction et Développement des Plantes (ENS de Lyon/CNRS/INRAE), du centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) Limagrain Field Seeds (Limagrain), et du Centre technologiques des microstructures (Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le...) Lyon1).


Référence:
L.M. Gilles, A.R.M. Calhau, V. La Padula, N.M.A. Jacquier, C. Lionnet, J.-P. Martinant, P.M. Rogowsky, T. Widiez, Lipid anchoring and electrostatic interactions target NOT-LIKE-DAD to pollen endo-plasma membrane, Journal of cell Biology, July 29 2021 https://doi.org/10.1083/jcb.202010077
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