Le fer est un micronutriment essentiel à la survie des plantes et des humains, mais trop de fer peut aussi être toxique. Une équipe de recherche interdisciplinaire de l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) a découvert que la protéine PATELLIN2 n’est pas seulement impliquée dans la régulation des niveaux de fer dans les plantes.
PATELLIN2 fait partie d’un groupe de protéines également impliquées dans le transport de la vitamine E chez l’homme. Les chercheurs ont publié leurs découvertes, qui sont également importantes pour l’approvisionnement en fer via les aliments végétaux, dans la revue Physiologie végétale.
Le fer est un micronutriment essentiel pour l’homme. Les carences en fer et en zinc dans l’alimentation d’une personne causent de graves dommages à la santé, surtout chez les enfants à naître et les jeunes enfants. Pour sécuriser l’approvisionnement alimentaire mondial et lutter contre la malnutrition, en particulier dans les pays les plus pauvres, il est donc nécessaire d’assurer l’approvisionnement en fer principalement d’origine végétale et de l’améliorer par un élevage ciblé.
Les plantes ont besoin de fer pour des réactions métaboliques fondamentales telles que leur photosynthèse et leur respiration. Cependant, le fer est pour eux une épée à double tranchant : des conditions environnementales défavorables telles que la sécheresse peuvent stresser les plantes, ce qui est exacerbé par la présence d’ions métalliques réactifs, dont le fer. Étant enracinées, les plantes ne peuvent évidemment pas s’éloigner des conditions de stress locales, de sorte que les plantes terrestres ont dû évoluer vers d’autres façons de faire face aux facteurs de stress.
Ceux-ci incluent la régulation du fer. Pour la recherche et l’application, il est important de comprendre comment les plantes gèrent leur nutrition en micronutriments pendant leur croissance avec les conséquences potentiellement risquées du stress oxydatif. Si nous connaissons ces processus, nous pouvons les influencer de manière ciblée pour améliorer la productivité des plantes et la qualité des aliments, en particulier à la lumière du changement climatique, qui augmente les risques de sécheresse.
Une équipe composée de représentants de la biologie, de la chimie et de la médecine au HHU, dirigée par le professeur Petra Bauer et le Dr Rumen Ivanov de la chaire de botanique, a examiné les mécanismes d’absorption du fer chez les plantes en utilisant Arabidopsis thaliana (thale cresson) comme plante modèle. Le transporteur régulé par le fer IRT1 joue un rôle important dans l’absorption du fer par les racines des plantes.
Les cellules racinaires contrôlent l’activité d’IRT1, permettant aux plantes de limiter la toxicité et le stress oxydatif induits par les ions métalliques. Les chercheurs du HHU ont pu montrer que l’IRT1 lie la soi-disant protéine de transfert des lipides du domaine SEC14 PATELLIN2. Cela modifie à son tour l’environnement protéique d’IRT1 en fonction de l’apport en fer.
Une autre protéine de transfert des lipides avec un domaine SEC14 joue un rôle clé dans l’homéostasie de la vitamine E chez l’homme et le transport de la vitamine E de l’intestin à travers le foie vers les différents organes du corps. Le corps obtient de la vitamine E à partir d’aliments végétaux, principalement des feuilles et des graines.
PATELLIN2 peut lier la molécule alpha-tocophérol, l’un des composés de vitamine E les plus importants dans les feuilles et les racines. Jannik Hornbergs, qui a mené les études pendant son doctorat. au HHU en coopération avec le Dr Karolin Montag, déclare : « Nous avons établi que la protéine de transfert de lipides SEC14 PATELLIN2 et les tocophérols sont essentiels à la mobilisation du fer dans la racine et aux activités antioxydantes en réaction au fer.
Le lien entre le transport du fer et la protéine de transfert des lipides SEC14 permet de nouveaux modèles de travail sur la façon dont les cellules peuvent utiliser la vitamine E pour contrôler l’étendue du stress oxydatif causé par le fer. Le Dr Rumen Ivanov et le professeur Bauer sur l’importance des résultats : « En fin de compte, ces liens que nous connaissons maintenant peuvent être utilisés pour identifier de nouvelles cibles de sélection pour les plantes cultivées qui peuvent atteindre une résistance au stress et maximiser la teneur en fer des plantes. »
Plus d’information:
Jannik Hornbergs et al, la protéine SEC14-GOLD PATELLIN2 se lie au TRANSPORTEUR RÉGULÉ PAR LE FER1 reliant l’absorption du fer des racines à la vitamine E, Physiologie végétale (2022). DOI : 10.1093/plphys/kiac563
Fourni par l’Université Heinrich-Heine de Düsseldorf