Et si les scientifiques pouvaient étudier les maladies psychiatriques humaines chez les plantes ? Les chercheurs de Yale pensent que c’est possible et ils ont fait un premier pas important. Dans une étude publiée le 2 juin dans Sciences de la vie cellulaire et moléculaireils ont étudié un gène très similaire chez les plantes et les mammifères et ont examiné comment il affecte le comportement de chacun.
Tamas Horvath, professeur de médecine comparée Jean et David W. Wallace et auteur principal de l’étude, réfléchit à cette possibilité depuis un certain temps.
« Il y a des années, j’ai commencé à m’intéresser à cette idée que chaque organisme vivant doit avoir une certaine homologie, une certaine similitude dans ce qu’il est ou ce qu’il fait », a-t-il déclaré.
Alors qu’il commençait à étudier le comportement et les mitochondries, des structures spécialisées au sein des cellules qui génèrent de l’énergie, cette idée lui revenait sans cesse. Il pensait que si l’on pouvait modifier les gènes mitochondriaux chez les animaux et voir quels comportements changeaient, puis essayer la même chose avec des gènes similaires chez les plantes, il pourrait éventuellement être possible de mieux comprendre le comportement humain grâce à l’étude des plantes. Si vous poussez cette idée un peu plus loin, a déclaré Horvath, il est peut-être possible, par exemple, de développer une plante de type schizophrène.
« Si vous pouviez développer un tel modèle, cela signifie que vous auriez des espèces alternatives, pas seulement des mammifères, avec lesquelles sonder les aspects du comportement humain », a déclaré Horvath, qui a noté que c’est l’objectif de la médecine comparative, pour voir comment non -les modèles humains peuvent être utilisés pour étudier les conditions humaines.
Pour cette étude, Horvath et ses collègues ont étudié un gène mitochondrial (Friendly Mitochondria, ou FMT) trouvé dans une petite plante à fleurs appelée Arabidopsis thaliana et un gène très similaire (Clustered mitochondria homolog, ou CLUH) trouvé chez la souris.
Les mitochondries régulent des fonctions importantes comme le métabolisme et sont essentielles au maintien de la santé. Chez les plantes et les humains, les mitochondries dysfonctionnelles peuvent affecter le développement et entraîner des maladies, notamment des maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington et la schizophrénie chez l’homme.
Pour l’étude, les chercheurs ont comparé des plantes typiques, des plantes sans FMT et des plantes avec une FMT hyperactive afin de mieux comprendre le rôle du gène. Ils ont découvert que cela affectait de nombreuses caractéristiques importantes, notamment la germination ou la germination des graines, la longueur des racines, le moment de la floraison et la croissance des feuilles.
Ils ont également examiné deux comportements importants des plantes.
Le premier était la réponse au stress salin. Trop de sel peut tuer les plantes, elles ont donc développé des comportements pour l’éviter. Lorsqu’il y a un excès de sel dans leur environnement, les plantes ont tendance à arrêter la germination, à retarder la floraison et à perturber la croissance des racines. Les chercheurs ont découvert que la FMT est essentielle pour ces comportements d’évitement du sel.
Le deuxième type de comportement des plantes qu’ils ont étudié est connu sous le nom de comportement hyponastique – des mouvements basés sur des rythmes circadiens. « Les plantes sont extrêmement impactées par les rythmes circadiens car la lumière est la source d’énergie essentielle pour elles », a déclaré Horvath.
Pour Arabidopsis, les comportements hyponastiques incluent la façon dont ses feuilles se déplacent tout au long de la journée et de la nuit. Pendant la journée, ses feuilles sont plus plates et plus exposées au soleil. La nuit, lorsqu’il n’y a pas de lumière solaire à absorber, les feuilles s’inclinent vers le haut. Horvath et ses collègues ont découvert que la FMT jouait également un rôle important dans ce comportement, en régulant à la fois la quantité et la rapidité avec lesquelles les feuilles se déplaçaient.
Pour commencer à relier cela aux mammifères, les chercheurs ont évalué une variété de comportements de souris, en comparant les souris typiques à celles avec une CLUH réduite, un gène très similaire à la FMT. À l’aide d’un test comportemental dans lequel les souris sont placées dans un environnement ouvert, ils ont observé que les souris avec moins de CLUH étaient plus lentes et parcouraient des distances plus courtes que leurs homologues.
« Les souris ont eu une réponse similaire à celle des plantes, avec une vitesse altérée et une activité locomotrice globale altérée », a déclaré Horvath. « C’est rudimentaire mais cela indique toujours que vous pouvez avoir des mécanismes liés aux mitochondries qui décodent des fonctions similaires chez les plantes et les animaux. »
Bien qu’il reste encore du travail à faire, c’est une première étape passionnante, a-t-il déclaré. Des plantes comme Arabidopsis et des mammifères partagent plusieurs gènes et processus cellulaires similaires, pas seulement FMT et CLUH.
« L’objectif à long terme est de développer une sorte de dictionnaire qui répertorie ces similitudes entre les plantes et les animaux et de l’utiliser pour poser des questions de recherche de manière plus robuste », a déclaré Horvath. « Il est possible que cette plante puisse servir d’organisme modèle complémentaire pour la recherche comportementale à l’avenir. »
Alexandra Ralevski et al, Plant mitochondrial FMT et son homologue mammifère CLUH contrôlent le développement et le comportement chez Arabidopsis et la locomotion chez la souris, Sciences de la vie cellulaire et moléculaire (2022). DOI : 10.1007/s00018-022-04382-3