Se séparer pour survivre

Publié par Adrien le 31/03/2020 à 09:00
Source: CNRS INSB
La gaine embryonnaire est une couche de glycoprotéines entourant l'embryon qui a été décrite chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Dans un article publié dans la revue Current Biology, les chercheurs ont montré que la gaine embryonnaire se maintient sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de la jeune plantule après germination. Cette gaine possède des propriétés antiadhésives très fortes ce qui facilite la sortie de la plantule de la graine (Dans le cycle de vie des « plantes à graines », la graine est la structure qui contient et protège l'embryon végétal. Elle est souvent contenue dans un fruit qui permet sa...) et permet ainsi un développement plus robuste de la jeune plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou...).


Haut: Photos de plantules 3 jours après germination. A gauche: plantule sauvage avec gaine embryonnaire. A droite: plantule mutante dépourvue de gaine embryonnaire.
Bas: Photos au microscope optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de plantules deux jours après germination chez lesquelles la gaine embryonnaire a été immunomarquée en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur,...). A gauche: une plantule sauvage avec gaine embryonnaire. A droite: une plantule mutante dépourvue de gaine embryonnaire.
© Nicolas Doll

Chez les plantes à graines, la germination est une étape critique pour la jeune plante qui émerge du milieu protégé de la graine et entre au contact des conditions stressantes du milieu extérieur. Jusqu'il y a peu, les scientifiques pensaient que la première interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) entre le milieu extérieur et la plantule était la cuticule, une couche hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et Φοβοσ, phóbos = peur) ou lipophile quand il est soluble dans les corps...) qui entoure et protège les tissus aériens des plantes, notamment de la déshydratation (La déshydratation est la perte ou l'élimination de l'eau d'un corps. Cette dernière peut être partielle ou totale. Toutefois le terme de dessiccation est plus utilisé pour parler de déshydratation totale,...). Cependant, les chercheurs démontrent ici que, chez l'arabette des dames (Arabidopsis thaliana), une petite plante de la famille du chou très étudiée par les biologistes moléculaires, cette première interface est en réalité la gaine embryonnaire. Cette couche de glycoprotéines est produite par l'albumen (le tissu de réserve entourant l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la première division de l’œuf ou zygote jusqu’au stade où les principaux...) dans la graine) et déposée à la surface de l'embryon, séparant ainsi physiquement ces deux tissus. Alors qu'on pensait que la gaine embryonnaire restait à l'intérieur de la graine, les auteurs ont montré qu'elle se maintient sur les parties aériennes de la jeune plantule après la germination avant de se fragmenter lorsque les tissus grandissent.

Pour étudier les caractéristiques et les fonctions de cette couche, ils ont utilisé un mutant chez lequel la gaine embryonnaire est absente et l'ont comparé à un type sauvage qui possède une gaine embryonnaire fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument....). En analysant au microscope à force atomique (Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope à effet tunnel (ou Scanning Tunneling Microscope, STM), qui peut servir à visualiser la...) les propriétés physiques de la surface des plantules sauvages et mutantes, ils ont pu montrer que la gaine embryonnaire possède une très faible adhésivité. Cette propriété permet de faciliter la sortie des cotylédons (les deux feuilles embryonnaires) de la graine. En effet, dans un mutant sans gaine embryonnaire, les cotylédons ont du mal à s'extraire de la graine et y restent plus longtemps retenus (voir figue (La figue est le fruit du figuier commun (Ficus carica) un arbre de la famille des moracées, emblème du bassin méditerranéen où il est cultivé depuis des...) ci-dessous). De plus, les chercheurs ont montré que les plantes possédant une gaine embryonnaire sont plus compétitives et plus robustes au début de leur développement que les mutants qui en sont dépourvus Bien que l'étude porte uniquement sur A. thaliana, il est possible que cette structure soit également présente chez d'autres plantes. La rétention des manteaux de la graine sur les cotylédons étant problématique pour la culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses romans et nouvelles de science-fiction. Décrite avec beaucoup de précision et de...) de certaines espèces comme le poivron, l'étude de la gaine embryonnaire chez ces espèces pourrait conduire à des applications agronomiques.

Pour en savoir plus

The Endosperm-Derived Embryo Sheath Is an Anti-adhesive Structure that Facilitates Cotyledon Emergence during Germination in Arabidopsis.
Doll NM, Bovio S, Gaiti A, Marsollier AC, Chamot S, Moussu S, Widiez T, Ingram G.
Curr Biol. 2020 Mar 9;30(5):909-915.e4. doi: 10.1016/j.cub.2019.12.057.

Laboratoire

Reproduction et Développement des Plantes (RDP) - (CNRS/INRAE/ENS de Lyon/Université de Lyon)
46 Allée d'Italie, 69364 Lyon cedex 07.
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