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Contenu archivé le 2023-03-24

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Des chercheurs de l'UE découvrent comment la dionée est devenue une plante prédatrice

Le projet CARNIVOROM financé par l'UE a publié une recherche détaillant comment le génome de la dionée lui a permis de devenir une plante carnivore insectivore.

La dionée attrape-mouche a longtemps fasciné les biologistes du fait que les bases moléculaires de son évolution carnivore étaient longtemps méconnues. Dans un article pour la revue Genome Research, les chercheurs du projet CARNIVOROM ont désormais mis en lumière ce mystère biologique durable. La dionée ou attrape-mouche n'est en aucun cas la seule plante carnivore; la droséra piège ses proies à l'aide de ses tentacules collantes et les sarracénies utilisent des ensembles d'enzymes attrayants pour attirer leur prochain repas. Les habitudes alimentaires agressives des plantes carnivores leur permettent de survivre dans un sol pauvre en leur offrant une nouvelle source d'azote et d'autres nutriments. De nombreux biologistes ont longtemps suspecté que ce comportement prédateur a évolué lorsque les ancêtres des plantes carnivores actuelles ont activé les mécanismes de défense habituels contre les insectes nuisibles en armes de défense. Cette hypothèse a désormais gagné un soutien supplémentaire à la suite d'une étude génétique détaillée sur les dionées entreprise par l'équipe de CARNIVORUM, sous la direction du biophysicien le professeur Rainer Hedrich et du bioinformaticien le professeur Jorg Schultz de l'université Julius Maximilian à Wurztbourg, en Allemagne. Plus particulièrement, les dionées reconnaissent leur proie à l'aide de leurs poils sensibles situés à la surface intérieure du piège. Une fois stimulés, ces poils génèrent un signal électrique qui est transmis à la plante. Après le premier stimulus, le piège se souvient du signal mais ne se referme pas; ce n'est qu'après le second stimulus qu'il ne le fait. La proie capturée activera à plusieurs reprises les poils déclencheurs, stimuleront à leur tour des signaux électriques dont la plante se «souviendra». Jusqu'à présent, aucun gène spécifique aux carnivores n'a été identifié chez les dionées. Afin de comprendre les voies moléculaires impliquées chez les plantes insectivores, les chercheurs d'Allemagne et leurs partenaires en Arabie Saoudite ont généré des profils de transcription pangénomique des plantes avant qu'elles n'attrapent une proie et ensuite après avoir piégé un criquet et commencer à le digérer encore vivant. Par la suite, ils ont comparé ces profils génomiques à d'autres tissus végétaux. Les pièges non stimulés possèdent des régimes d'expression qui ressemblent particulièrement à une base foliaire, soutenant l'hypothèse courante que les pièges sont des feuilles modifiées. Néanmoins, les glandes à l'intérieur du piège, qui stimulent la digestion de l'insecte et sont activées après quelques heures pour aider à l'absorption des nutriments, ressemblent davantage au modèle d'expression génétique des racines, ces dernières étant essentielles pour l'acquisition des nutriments pour des plantes non-carnivores. La clé de l'évolution extraordinaire de la dionée semble tourner autour de la chitinase, une enzyme qui digère la chitine dans les exosquelettes d'insectes. «Un contact avec la chitine représente habituellement un danger pour une plante; elle comprend qu'elle sera la proie d'un insecte, par exemple», a commenté le professeur Hedrich. Chez la dionée, ces mécanismes de défense ont été reprogrammés au cours de l'évolution. La plante les utilise désormais pour dévorer les insectes.» Les chercheurs ont également utilisé la microscopie électronique pour étudier l'ultrastructure des glandes du piège, et ont découvert des couches cellulaires spécialisées impliquées dans la sécrétion active, le transport des nutriments, l'énergie lipidique, et la biosynthèse de protéine nécessaires pour la fonction du piège. En partie financé par le Conseil européen de la recherche (CER), le projet CARNIVORUM s'est officiellement achevé en février 2016 et a reçu presque 2,5 millions d'euros de financement de l'UE. Pour plus d'informations, veuillez consulter: page du projet sur CORDIS

Pays

Allemagne

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