[News] Les origines d’une voie de signalisation hormonale

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Isabelle
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[News] Les origines d’une voie de signalisation hormonale

Message par Isabelle » 28/11/2019 - 14:00:27


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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 transcriptionnelle préexistant, indépendant des hormones.

Si une plante à fleurs s’oriente vers la lumière, si ses racines poussent vers le bas, si ses feuilles et fleurs sont disposées de façon régulière sur sa tige, c’est qu’une petite hormone végétale est entrée en action. Elle s’appelle l’auxine et remplit de multiples fonctions au cours de la vie d’un végétal. 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 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 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 d’années chez l’ancêtre commun 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 s’est fait seulement il y a environ 450 millions d’années au moment de la colonisation de la terre ferme. Par la suite, la voie de signalisation à l’auxine s’est complexifiée par des duplications au point de se retrouver impliquée dans quantité 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 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 préexistant pour créer l'extraordinaire diversité du monde végétal qui nous entoure aujourd'hui.

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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 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 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, 2019

Source et illustrations: CEA IRIG

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