En savoir plus sur la manière dont les plantes régulent les hormones dans l’espace
Les hormones végétales, également connues sous le nom de phytohormones(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), sont un groupe de petites molécules organiques, de structure variée, produites à de faibles concentrations par les plantes. Elles affectent généralement l’expression et la transcription génétiques tout en contribuant à réguler le développement et la croissance. Cinq classes de phytohormones ont été initialement identifiées: l’acide abscissique, les auxines, les gibbérellines, les cytokinines et l’éthylène. Cette liste a ensuite été étendue aux brassinostéroïdes, aux jasmonates, à l’acide salicylique et aux strigolactones. Nous savons de longue date que les plantes utilisent un mécanisme complexe pour réguler l’auxine(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) dans l’espace, la capacité de transporter activement une hormone à des endroits spécifiques comme celui-ci étant unique aux plantes. Bien que l’on pensait que la régulation spatiale ne s’appliquait qu’aux auxines, nous savions également que de nombreuses hormones pouvaient se déplacer dans les plantes. Le projet GAtransport, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a entrepris de déterminer si la régulation spatiale se produit pour d’autres hormones, en portant son attention sur les gibbérellines(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) , très différentes des auxines.
Comprendre le rôle des protéines
«Nous avons pensé que si nous confirmions l’existence d’une régulation spatiale active pour les gibbérellines, d’autres hormones plus proches de l’auxine seraient également régulées, et que nos approches pourraient également s’appliquer à celles-ci», explique Roy Weinstain(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), coordinateur du projet de l’Université de Tel Aviv(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), hôte du projet. GAtransport a démontré que les plantes régulent effectivement les gibbérellines dans l’espace. Par ailleurs, les outils de l’équipe ont déjà permis, entre autres, la toute première découverte de protéines qui transportent les gibbérellines dans les plantes et de mesurer, à partir des racines de plantes vivantes, la vitesse de déplacement de l’hormone ainsi que sa trajectoire.
Du point de vue de la molécule
L’un des défis posés par l’étude de la régulation des hormones chez les plantes a été le recours au dépistage génétique pour identifier la fonction des gènes. La redondance dite fonctionnelle rend cette tâche difficile, car la manipulation d’un seul gène ne conduit pas à un nouveau phénotype, dans la mesure où d’autres gènes, aux fonctions comparables, compensent l’activité perdue. Pour contourner ce problème, GAtransport a développé des outils permettant de surveiller et de manipuler directement la molécule de gibbérelline. L’équipe a développé des versions de l’hormone qui ont été marquées par fluorescence, tout en conservant leur activité biologique innée, afin qu’elles puissent être observées dans la plante en temps réel. Il a ainsi été possible d’identifier les cellules spécifiques où l’hormone s’accumule, de même que les protéines responsables du transport. Deux techniques ont également été développées dans le but de manipuler l’endroit où l’hormone est formée, permettant ainsi d’observer son déplacement depuis cet endroit, tout comme sa trajectoire et sa cinétique. Ces outils peuvent être étendus à l’étude d’autres hormones végétales. Ainsi, le marquage fluorescent a également été utilisé pour étudier le transport de l’acide abscissique, et des approches de biologie chimique ont été développées pour manipuler les hormones au niveau cellulaire dans des plantes entières et vivantes. «Ces approches ont permis de faire la lumière sur le transport des hormones et leur fonction, à une résolution spatio-temporelle sans précédent. Nous nous rapprochons ainsi de la compréhension du fonctionnement des hormones végétales au niveau cellulaire», explique Roy Weinstain.
Des avantages potentiellement de grande envergure
Les hormones végétales sont abondamment utilisées en horticulture et en agriculture pour des applications allant des herbicides au contrôle de la croissance des fleurs et la maturation des fruits. Manipuler le transport des hormones pourrait ouvrir ce domaine à davantage d’innovations, d’une manière plus respectueuse de l’environnement. «Comme d’autres organismes ne disposent pas de ce mécanisme, interférer avec le transport hormonal d’une plante devrait être moins toxique que les traitements chimiques actuels, réduisant ainsi les incidences sur l’environnement», ajoute Roy Weinstain. Les gibbérellines marquées par fluorescence développées par GAtransport sont déjà largement utilisées par les laboratoires de recherche à travers le monde. L’équipe continue à développer ses techniques de manipulation des hormones, ainsi qu’à caractériser les protéines identifiées comme étant des transporteurs de gibbérellines, tout en travaillant à mettre en évidence la relation entre la régulation du transport de la gibbérelline et son schéma de signalisation.
