La croissance des plantes n’est pas un processus uniforme : les plantes poussent en longueur au niveau de la pousse et de l’extrémité des racines en particulier, tandis qu’à d’autres endroits, elles forment de nouvelles feuilles ou de nouvelles fleurs. Ces différents processus doivent être coordonnés les uns avec les autres et réagir en même temps aux influences extérieures telles que la température et la lumière. L’auxine, une hormone végétale, est un intégrateur important à cet égard : la molécule fonctionne comme un signal de croissance dont la concentration et donc la sortie de signalisation changent en fonction des conditions environnementales de la plante.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jürgen Kleine-Vehn du cluster d’excellence CIBSS – Center for Integrative Biological Signaling Studies de l’Université de Fribourg a maintenant identifié un mécanisme de régulation qui compense les quantités excessives d’auxine dans les cellules végétales. Les résultats des chercheurs de Fribourg et de l’Université des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne, en Autriche, ont été publiés en tant que point culminant de la recherche dans la revue Développement.
Signal de croissance
La molécule d’auxine donne le signal de la division cellulaire et de l’élongation cellulaire dans les cellules végétales en régulant l’activité des gènes dans le noyau. L’effet précis dépend du tissu particulier et de l’interaction avec d’autres hormones et signaux. Le niveau de concentration d’auxine dans le noyau est particulièrement important.
« La concentration d’auxine a un effet crucial sur la croissance des plantes mais est en même temps sujette à de grandes fluctuations, car elle est influencée par de nombreux facteurs différents », explique Kleine-Vehn. « La cellule végétale a donc besoin de processus de régulation pour équilibrer certaines de ces fluctuations. »
Le mécanisme récemment découvert est une découverte fortuite
Les chercheurs ont découvert un tel processus en étudiant l’influence des protéines dites PILS sur l’auxine. Ces protéines de transport peuvent transporter l’auxine dans le réticulum endoplasmique (RE), une structure fermée à l’intérieur de la cellule, d’où elle ne peut plus pénétrer dans le noyau. « L’auxine est ainsi atténuée, pour ainsi dire », explique Kleine-Vehn.
Dans une publication précédente, lui et le Dr Elena Feraru de l’Université des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne, qui est également l’auteur principal de la présente étude, ont déjà réussi à démontrer que les protéines PILS influencent l’effet de l’auxine à haute température : La quantité de PILS6 est réduite à des températures ambiantes plus élevées, permettant à plus d’auxine d’entrer dans le noyau et de stimuler la croissance des racines. C’est important pour la plante, car les températures élevées sont souvent synonymes de stress hydrique et les racines plus longues atteignent l’eau dans les régions plus profondes.
« Dans la présente étude, nous recherchions en fait des mécanismes qui modifient cette réponse thermique dépendante du PILS », explique Kleine-Vehn pour expliquer comment ils sont arrivés aux résultats actuels. Les chercheurs utilisaient une technique connue sous le nom de criblage génétique direct pour rechercher les gènes qui influencent l’abondance de la protéine PILS6 à des températures plus élevées. Ce faisant, ils ont comparé la quantité de PILS6 dans plusieurs milliers de semis mutagénisés.
L’auxine influence la quantité de PILS6
L’un des gènes identifiés, GASP1, avait une influence sur PILS6 mais ne semblait pas être le paramètre dépendant de la température que les chercheurs recherchaient réellement. Ce que les chercheurs ont remarqué à la place, cependant, c’est que l’auxine elle-même influence la quantité de PILS6 disponible. Il en résulte un mécanisme de régulation : lorsque les niveaux d’auxine sont trop élevés, il y a plus de PILS6, qui à son tour transporte plus d’auxine dans le RE, le mettant ainsi en sourdine.
À de faibles niveaux d’auxine, la quantité de PILS6 diminue et plus d’auxine peut pénétrer dans le noyau. Cela explique pourquoi toutes les fluctuations de la concentration d’auxine ne modifient pas le programme de croissance d’une plante. Ce mécanisme nouvellement découvert pourrait donc être un processus de régulation fondamental pour le comportement de croissance stable des plantes.
Elena Feraru et al, les protéines PILS fournissent une rétroaction homéostatique sur la sortie de signalisation de l’auxine, Développement (2022). DOI : 10.1242/dev.200929
Fourni par Albert-Ludwigs-Universität