La science de la façon dont les plantes enregistrent les traumatismes comprend un précurseur de la vague de calcium

Les théories de longue date sur la façon dont les plantes s’appuient sur les ondes de calcium pour réagir de manière systémique aux blessures et à d’autres stress ont reçu une nouvelle perspective.

Les chercheurs du John Innes Center ont montré que les ondes calciques ne sont pas une réponse primaire, mais plutôt une réponse secondaire à une vague d’acides aminés libérée par la plaie.

Ces découvertes remettent en question la pensée établie sur les molécules de signalisation végétales à longue distance et les mécanismes par lesquels l’information voyage du point de stress à travers les tissus végétaux vivants et non vivants.

Il a été observé pendant de nombreuses années que les blessures et autres traumatismes déclenchent des ondes de calcium qui parcourent à la fois de courtes distances d’une cellule à l’autre et de plus longues distances d’une feuille à l’autre.

Ces ondes de calcium rappellent la signalisation observée dans les nerfs des mammifères, mais comme les plantes n’ont pas de cellules nerveuses, le mécanisme par lequel cela se produit a été remis en question.

Les nouvelles découvertes, qui apparaissent dans Avancées scientifiques, suggèrent que lorsqu’une cellule est blessée, elle libère une vague de glutamate, un acide aminé. Lorsque cette onde se déplace à travers les tissus végétaux, elle active les canaux calciques dans les membranes des cellules qu’elle traverse. Cette activation apparaît comme une onde de calcium mais est une réponse passive, ou « lecture » du signal de glutamate en mouvement.

Les hypothèses précédentes pour expliquer comment les ondes calciques traversent les cellules végétales impliquaient des mécanismes actifs pour propager le signal calcique. Ces hypothèses reposaient sur la propagation du signal le long de la membrane cellulaire, ou via une onde de pression dans le xylème, mais il n’y avait aucune explication sur la façon dont la réponse passait d’une cellule à l’autre.

Le Dr Christine Faulkner, chef de groupe au John Innes Center, a déclaré : « Chaque fois que des modèles de propagation active étaient présentés, je me demandais comment cette onde se déplaçait de cellule en cellule. Il m’a semblé qu’il y avait un trou dans la théorie, et cela la recherche découvre un nouveau mécanisme qui montre que la vague de calcium n’est pas ce qu’elle semble. »

Le groupe du Dr Faulkner se spécialise dans l’étude des plasmodesmes, les canaux ou les ponts qui relient les cellules et l’équipe a émis l’hypothèse qu’un signal de blessure se déplacerait de cellule en cellule à travers les plasmodesmes. Cependant, en utilisant des techniques d’imagerie quantitative, la modélisation des données et la génétique, ils ont découvert que le signal mobile est une onde de glutamate qui se déplace à l’extérieur des cellules, le long des parois cellulaires.

« Les ondes de glutamate et de calcium sont connectées – le glutamate déclenche la réponse du calcium. Vous pouvez l’imaginer avec une analogie avec un couloir. Le glutamate se précipite dans le couloir et lorsqu’il passe devant une porte, il l’ouvre. La réponse du calcium est l’ouverture de la porte. . Jusqu’à présent, l’hypothèse était que ce qui se déplaçait dans le couloir était la pression hydraulique ou une série de réactions chimiques se propageant, mais notre étude montre que ce n’est pas le cas », a déclaré le Dr Faulkner.

Le premier auteur de l’étude, le Dr Analisa Bellandi, a déclaré : « Nous avons montré que les ondes de calcium sont synchrones avec les ondes de glutamate, et que leur dynamique correspond à la transmission par diffusion et par flux. Cette recherche nous fait repenser ce que nous savons. J’espère que notre recherche inspirera le débat et permettra aux gens d’avoir une nouvelle perspective sur des données qui sont sur le terrain depuis longtemps. »

« La diffusion et le flux massif d’acides aminés médient les ondes de calcium dans les plantes » apparaît dans Avancées scientifiques.