Les origines d'une voie de signalisation hormonale
Publié par Isabelle le 28/11/2019 à 14:00
Source et illustrations: CEA IRIG

Des chercheurs de notre institut étudient l'origine de la signalisation de l'auxine et suggèrent que cette famille de protéines a conservé ses propriétés biochimiques et structurelles que l'on retrouve aujourd'hui dans les plantes terrestres. Leurs résultats donnent un aperçu de la façon dont les voies de signalisation hormonale ont pu évoluer en cooptant un mécanisme de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) transcriptionnelle préexistant, indépendant des hormones.

Si une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des...) à fleurs s'oriente vers la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...), si ses racines poussent vers le bas, si ses feuilles et fleurs sont disposées de façon régulière sur sa tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie généralement en branches et rameaux...), c'est qu'une petite hormone (Une hormone est un messager chimique véhiculé par le système circulatoire qui agit à distance de son site de production par fixation sur des récepteurs spécifiques.) végétale est entrée en action. Elle s'appelle l'auxine et remplit de multiples fonctions au cours de la vie (La vie est le nom donné :) d'un végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon l'origine...). De la même façon que chez les animaux, les plantes ressentent la présence d'une hormone et y répondent grâce à une série de réactions regroupées dans une "cascade de signalisation" qui implique un petit nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de protéines. Comprendre comment et à quel moment la voie de signalisation de l'auxine est apparue aiderait à comprendre comment les plantes ont réussi à se complexifier pour s'adapter au milieu terrestre.

Ainsi, des chercheurs de notre institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) se sont intéressés à l'évolution des composants impliqués dans la signalisation et la réponse à l'auxine chez différentes espèces représentatives de l'évolution des plantes. Ils ont découvert que certains de ces composants existent chez les algues, ce qui indique qu'ils étaient déjà présents il y a près d'un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) d'années chez l'ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus proche dans le temps dont descendent toutes les espèces en question. Par...) aux algues et aux plantes terrestres. Par des études biochimiques, ces chercheurs sont allés plus loin en montrant que certains de ces éléments étaient déjà reliés fonctionnellement les uns aux autres chez cet ancêtre mais que, en l'absence d'une cascade complète, la plante ne pouvait pas percevoir et répondre à cette phytohormone. L'assemblage complet de ces briques en une cascade fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) s'est fait seulement il y a environ 450 millions d'années au moment de la colonisation de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques,...) ferme. Par la suite, la voie de signalisation à l'auxine s'est complexifiée par des duplications au point (Graphie) de se retrouver impliquée dans quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'autres processus rencontrés chez des plantes plus "sophistiquées" comme les plantes à fleurs.

Ces résultats illustrent une découverte assez générale selon laquelle une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue...) d'innovations s'est produite dans la période ayant précédé la conquête des continents par les premières plantes terrestres. Puis la Nature a fait du "bricolage" en dupliquant et en modifiant le matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) préexistant pour créer l'extraordinaire diversité du monde (Le mot monde peut désigner :) végétal qui nous entoure aujourd'hui.


Illustration du "bricolage" moléculaire.
3 et 4 proviennent respectivement de 1 et 2.
5 = Auxine.
6 et 7 existaient partiellement avant 450 Ma. Une séquence de reconnaissance à l'auxine leur a été ajoutée vers -450 Ma permettant de créer la voie de signalisation à l'auxine.

Les plantes n'ont pas toujours vécu sur terre et n'ont pas toujours été aussi complexes.

Parmi les plantes qui vivaient en eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce depuis 800 millions d'années sous forme d'algues, certaines ont colonisé la terre ferme il y a environ 450 Ma: les mousses. Puis sont apparues les fougères il y a 420 millions d'années. Ensuite, vers 300 millions d'années l'ère des plantes à graines a débutée. La fleur (La fleur est constituée par l’ensemble des organes de la reproduction et des enveloppes qui les entourent chez les angiospermes (aussi appelées plantes à fleurs). Après la...) quant à elle est une invention qui date de 150 à 180 millions d'années alors que les dinosaures dominaient encore la Terre.

Références publication:
Martin-Arevalillo R, Thévenon E, Jégu F, Vinos-Poyo T, Vernoux T, Parcy F and Dumas R. Evolution of the Auxin Response Factors from charophyte ancestors. PLoS genetics (Genetics (à ne pas confondre avec le Journal of Genetics) est une revue scientifique américaine de génétique, fondée par George Harrison Shull en 1916. Elle est publiée une fois par mois en anglais par la...), 2019
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