Les mécanismes de vieillissement des plantes
Contrairement aux animaux qui peuvent éviter le stress, les plantes ont des réponses évoluées pour échapper non seulement aux facteurs susceptibles de nuire à leur croissance et à leur survie, mais aussi aux conditions environnementales et aux agents pathogènes. Elles communiquent souvent leurs réponses en produisant des espèces réactives de l'oxygène (ERO), des produits dérivés du métabolisme aérobie. De faibles niveaux d’ERO permettent de modérer les réponses au stress, alors que de plus fortes concentrations peuvent mener à la mort cellulaire programmée. Les ERO jouent également un rôle essentiel dans différents processus de développement, y compris dans la croissance des poils absorbants et la germination des graines. Les scientifiques du projet PlantAgeing financé par l’UE espéraient déterminer le rôle des ERO dans la sénescence et le vieillissement des plantes, en plus d’accroître leurs connaissances sur les déterminants génétiques du processus de vieillissement. Il s’agissait d’une entreprise conjointe entre des groupes de scientifiques originaires de Bulgarie et de Nouvelle-Zélande. Le vieillissement biologique des plantes Des études menées au fil des ans ont permis d’identifier des gènes qui accélèrent la sénescence, et d’autres qui la retardent et prolongent ainsi la durée de vie. Cependant, on ne sait que peu de choses sur la manière dont ces gènes interagissent et répondent à certains signaux environnementaux et de développement. De plus, le stade de développement d’une plante affecte également sa capacité à résister aux conditions environnementales difficiles ou à initier la sénescence. Les chercheurs de PlantAgeing ont recouru à des mutants d’Arabidopsis thaliana ayant une durée de vie prolongée ou raccourcie, ainsi qu’à des plantes présentant une tolérance extrême au stress abiotique. Les principaux facteurs qui contribuent au stress abiotique sont les températures extrêmes, une salinité élevée, un manque d’eau ainsi que des polluants, y compris les herbicides. L’équipe a effectué des études pangénomiques, dont des études transcriptomiques et métabolomiques, pour examiner l’expression génétique et les changements de niveaux métabolites à différents stades du développement et en condition de stress. Ils se sont également intéressés à la manière dont les gènes sensibles aux ERO réagissent au stress oxydatif. «Nous avons travaillé en nous fondant sur l’hypothèse que lorsqu’un régulateur négatif du vieillissement est surexprimé, les plantes transgéniques retardent la sénescence, tandis que la répression de ce gène accélérerait la sénescence», explique le coordinateur du projet, le Dr Gechev. «L’inverse se produira si un gène régule positivement la sénescence; sa surexpression accélérera le vieillissement biologique», poursuit-il. De nouveaux indices moléculaires sur la durée de vie des plantes Le profilage moléculaire, protéomique et métabolomique a permis de comprendre la manière dont les gènes liés à la sénescence régulent la durée de vie des plantes. Des comparaisons génétiques entre les plantes tolérantes au stress abiotique et d’autres plantes tolérantes au stress ont permis de recueillir des informations significatives sur le mécanisme de réponse au stress. Le consortium a identifié les principaux gènes, les métabolites et les classes de lipides qui sont fortement régulés durant une longue obscurité chez la plante Haberlea rhodopensis en fleur. En outre, ils ont séquencé le génome de la plante Pachycladon cheesemanii tolérante aux UV, qui se caractérise par ses réponses physiologiques et moléculaires à de fortes doses de rayons UV. La sénescence des plantes suscite un grand intérêt pour les pratiques agricoles, car sa manipulation peut considérablement influencer la tolérance des cultures à des conditions défavorables et améliorer le rendement. Les découvertes du projet ont mis en lumière de nouveaux éléments de la régulation des ERO qui modulent la sénescence chez l’Arabidopsis thaliana. Bien qu’il soit trop tôt pour prédire l’impact sur l’agriculture, le Dr Gechev partage sa vision: «Les connaissances approfondies des mécanismes qui régulent le vieillissement et la sénescence des plantes permettront de produire des cultures et des légumes plus résistants ayant une plus longue durée de conservation.»
Mots‑clés
PlantAgeing, plante, vieillissement, sénescence, stress, ERO
