Une protéine empêche les plantes de fleurir précocement
Publié par Isabelle le 04/10/2018 à 12:00
Source: Université de Genève (UNIGE)
Les chercheurs de l'UNIGE ont découvert que les rayons UV-B, présents dans la lumière du soleil, pourraient influencer le déclenchement de la floraison, mais que leur action est contrée par une protéine nommée RUP2.


Fleurs d'Arabidopsis thaliana, la plante utilisée comme modèle pour étudier l'effet des UV-B sur l'induction de la floraison (La floraison est le processus biologique de développement des fleurs. Elle est contrôlée par l'environnement (lumière, humidité, température) et les phytohormones.). (©UNIGE / Marc Heijde)

L'induction de la floraison a une importance majeure d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) écologique et agronomique. Une floraison synchronisée et se produisant à point nommé est essentielle pour optimiser la pollinisation (La pollinisation est le mode de reproduction privilégié des plantes angiospermes et gymnospermes. C'est un des services écologiques rendus...) et permettre la production et la maturation des semences dans des conditions environnementales favorables. Ce sont des facteurs environnementaux, en particulier la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...), qui déclenchent ce processus dont les mécanismes ont fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et...) de nombreuses études. Ces expériences ont toutefois été généralement effectuées en chambre de croissance, en l'absence d'UV-B, un type de rayons qui fait partie intégrante de la lumière du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile...) et qui est notamment responsable des coups de soleil. Une équipe de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) de Genève (UNIGE) a découvert que les UV-B peuvent être de puissants déclencheurs de floraison, mais qu'une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de...), appelée RUP2, bloque leur action pour éviter une floraison précoce. Ces travaux sont publiés dans la revue Genes & Development (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les champs de la génétique évolutive du développement allant de la biologie cellulaire, des...).

De nombreuses plantes ont une floraison dite photopériodique, qui dépend des changements de durée des jours et donc, des saisons. Certaines d'entre-elles vont fleurir lorsque les jours s'allongent, d'autres lorsque les jours raccourcissent. La perception de la durée du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) par ces plantes est essentielle pour contrôler le déclenchement de la floraison dans les écosystèmes naturels et assurer le succès de la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et Jean-Claude Passeron paru en 1970 aux...).

La compréhension des mécanismes à l'œuvre dans ce processus constitue également un enjeu de taille pour l'horticulture et les systèmes de production agricole, afin d'optimiser les rendements. Les plantes sont capables de percevoir et d' "analyser" la lumière, qu'il s'agisse de son intensité, de sa couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s)...) ou de sa durée. Roman Ulm, professeur au Département de botanique (La botanique est la science consacrée à l'étude des végétaux (du grec βοτάνιϰή; féminin du mot...) et biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre...) végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE, cherche à savoir comment les plantes intègrent ces différentes informations pour contrôler la floraison.

Le rayonnement UV-B, un acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à la télévision, à la radio, ou même dans des...) oublié

Les mécanismes impliqués dans la floraison ont été étudiés dans l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique....) modèle Arabidopsis thaliana (Arabette des dames), qui fleurit principalement en mai, en Suisse, lorsque les jours croissent. "La plupart des recherches sur la floraison de cette plante ont été menées dans des chambres de croissance dont le spectre de lumière artificielle ne comprend pas les UV-B, qui font pourtant partie intégrante de la lumière solaire. Nous avons donc inclus ce type de rayons, étant donné que les plantes possèdent des récepteurs aux UV-B", expose le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...).

En collaboration avec des chercheurs des universités de Lausanne, de Tübingen et du Helmholtz Zentrum München à Neuherberg (Allemagne), les biologistes ont démontré que les UV-B peuvent induire la floraison d'Arabidosis tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). "Leur action est toutefois bloquée pendant les journées courtes par une protéine appelée RUP2", explique Adriana (Adriana est un genre de plantes de la famille des Euphorbiaceae. Il est endémique en Australie.) Arongaus, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l'étude.

RUP2 est l'une des aiguilles de l'horloge annuelle

C'est en décortiquant les rouages moléculaires à l'œuvre que les biologistes ont saisi le rôle crucial de RUP2. "Indépendamment des saisons, les UV-B peuvent stimuler la production d'une 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.) de floraison, la protéine FT, qui migre dans le méristème – le tissu qui assure la croissance de la plante – et le reprogramme pour entamer la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de floraison. RUP2, pour sa part, inhibe de façon indirecte la production de cette hormone, et réprime ainsi la floraison", ajoute la biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :). Or, lorsque les jours s'allongent, des photorécepteurs présents dans les feuilles induisent une telle production de protéine FT que la floraison s'enclenche malgré la présence de RUP2. C'est cet équilibre changeant au cours des saisons qui permet la mise en place d'une floraison photopériodique, avec RUP2 comme acteur central.

L'induction de la floraison par les UV-B a été découverte chez des plants mutants dépourvus de RUP2. "Nous aimerions maintenant savoir si ce rôle des UV-B existe et est important chez d'autres plantes, et pourquoi il a été réprimé par RUP2 au cours de l'évolution chez Arabidopsis", note Roman Ulm. Après avoir découvert l'existence d'un récepteur aux UV-B, ainsi que son impact dans la croissance et le développement de la plante, le chercheur entend mettre au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) les différentes fonctions de ce récepteur, qui pourront être intégrées dans les paramètres d'étude des systèmes écologiques et agroalimentaires.

Contact chercheur:
- Roman Ulm, Professeur au Département de botanique et biologie végétale - Faculté des sciences de l'UNIGE

Référence publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) est publiée dans Genes & Development
DOI: 10.1101/gad.318592.118
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