Comment les végétaux régulent-ils leur niveau d'eau?
Une équipe de recherche financée par l'UE vient de découvrir la manière dont une phytohormone régule la réponse des végétaux aux situations stressantes telles que la sécheresse. Les résultats de l'étude, publiés cette semaine dans la revue Nature, pourraient être utilisés à l'avenir pour augmenter la résistance des plantes face à la pénurie d'eau ou la sécheresse. Le soutien de l'UE pour ces travaux a été octroyé par le projet PCUBE («Infrastructure for protein production platforms»), financé au titre de la ligne budgétaire Infrastructures de recherche du septième programme-cadre (7e PC). Les mécanismes internes de l'acide abscissique (ABA, de l'anglais abscissic acid), l'hormone dont il est question, ne sont pas encore totalement compris. Aujourd'hui cependant, des scientifiques du Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM) à Grenoble, en France, et du Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) à Valence, en Espagne, ont découvert que la réponse se trouvait dans la protéine PYR1 et dans la façon dont cette protéine agissait sur ABA. Généralement, les protéines appelées PP2C régulent le flux d'ABA dans une plante. Cependant, lorsque les plantes se trouvent dans une situation stressante telle que la pénurie d'eau, la quantité d'ABA augmente, phénomène comparable aux pics d'adrénaline que connaissent les humains lorsqu'ils sont stressés. Lorsque le niveau d'ABA augmente dans une plante, ses cellules sont inondées par des signaux qui indiquent ses besoins en eau. Ce phénomène active ou désactive des gènes spécifiques qui enclenchent des mécanismes permettant de remédier à la situation, par exemple en augmentant l'absorption d'eau, en stockant davantage d'eau ou en essayant de conserver autant d'eau que possible. Mais l'ABA et les protéines PPC2 n'interagissent pas; ainsi, on ne connaissait pas jusqu'à présent la façon dont la protéine affectait l'ABA. L'équipe de recherche a étudié un groupe de 14 protéines dans la structure d'une plante afin d'essayer de découvrir si elles étaient impliquées dans le processus. Les chercheurs ont examiné la structure de l'une de ces protéines, PYR1, et à l'aide de la cristallographie à rayons X, ont découvert qu'elle ressemblait à une main. Les rayons X ont montré qu'en l'absence d'ABA, la «main» de PYR1 restait ouverte. En présence d'ABA cependant, la «main» se refermait, permettant ainsi à une molécule de PP2C de «s'asseoir» sur la main. La plupart des groupes de protéines réagissaient de cette façon, ce qui fait donc de ce groupe de protéines le principal récepteur d'ABA. L'équipe a découvert qu'en liant la molécule à la protéine PYR1, ABA entraînait le «détournement» des molécules PPC2, qui ne peuvent donc plus bloquer la réponse au stress. «En traitant les plantes avec ABA avant la sécheresse, elles prennent toutes les mesures nécessaires en hiver avant que la période de sécheresse ne commence; ainsi, elles sont davantage préparées et auront plus de chance de survivre à une pénurie d'eau, et elles deviennent également plus tolérantes à la sécheresse», explique le Dr Pedro Luis Rodríguez du CSIC. «Le problème jusqu'ici», ajoute le Dr José Antonio Márquez, «est que la production d'ABA est très difficile (et très coûteuse). Mais grâce à cette approche de biologie structurelle, nous savons désormais comment ABA interagit avec les molécules, et cela nous incite à trouver d'autres molécules ayant le même effet, mais dont la production et l'application sont plus aisées.»
Pays
Espagne, France