Comment les plantes peuvent sentir le danger
Comment les plantes «sentent»-elles le danger? C’est la question inhérente au projet PERVOL, financé par l’UE. «Lorsque les feuilles d’une plante sont attaquées par un insecte, elles commencent immédiatement à émettre un mélange distinct de substances chimiques volatiles que nous appelons substances volatiles», explique Matthias Erb, coordinateur du projet et professeur à l’Institut des sciences végétales à l’Université de Berne. Ces substances volatiles sont perçues par d’autres parties de la plante qui sont alors encouragées à préparer une réponse plus ferme à l’attaque. Matthias Erb voulait savoir comment les plantes peuvent sentir ces substances volatiles. Utilisent-elles des récepteurs similaires à ceux des animaux? Comment traduisent-elles les indices perçus en réponses immunitaires? «Comprendre comment les plantes perçoivent les substances volatiles repousserait les limites de la recherche dans la signalisation des végétaux», dit-il. «Cela ouvrirait également la voie à la traduction de cette perception en potentielles applications agricoles.»
Repousser les limites
Pour le projet PERVOL, repousser les limites commençait par le développement d’un système innovant d’échantillonnage des substances volatiles. Le système associe la technologie robotique, un système de ventilation adapté, et un spectromètre de masse à réaction de transfert de protons. Il a été développé avec le soutien de TOFWERK, abon LIFE SCIENCES et BIBUS. «Notre système est capable d’enregistrer simultanément les empreintes volatiles de plus de 100 sources différentes», souligne Matthias Erb. «Avec une résolution temporelle inférieure à 30 minutes, nous avons établi une nouvelle norme dans le domaine de la recherche sur les substances volatiles végétales.» Munis de ce système, les chercheurs ont ensuite entrepris d’identifier la base génétique et les conséquences biologiques de la perception des substances volatiles des végétaux. «Nous avons découvert que les plants de maïs intègrent deux signaux volatiles, l’indole et l’acétate de cis-hex-3-ènyle, dans des réponses immunitaires fortes et spécifiques qui renforcent leur résistance contre les herbivores masticateurs.» Les chercheurs ont également étudié les plants de riz, où ils ont découvert que l’indole améliore le déploiement de la voie de signalisation de la défense précoce de la plante, notamment une voie spécifique de la kinase activée par des agents mitogènes. En percevant l’indole, cette kinase augmente la production des hormones de stress jasmonate, ce qui, au final, renforce la défense.
De nouvelles informations sur les substances volatiles végétales
Le projet PERVOL, qui a bénéficié d’un soutien du Conseil européen de la recherche, est parvenu à identifier les composants de signalisation précoce requis pour percevoir les substances volatiles induites par les herbivores chez les végétaux. «Pouvoir procéder à des dépistages en haute résolution des substances volatiles dans de nombreuses plantes nous a ouvert les yeux sur l’interaction rapide et dynamique qui existe entre les plantes qui échangent des signaux volatiles», fait remarquer Matthias Erb. «Ce projet nous permet également de réaliser des avancées dans le domaine de la recherche sur les substances volatiles des végétaux en apportant de nouvelles informations sur les mécanismes inhérents à ce phénomène fascinant.» En outre, les chercheurs ont découvert une série de nouveaux gènes candidats avec une fonction inconnue susceptibles d’être impliqués dans la perception des substances volatiles des plantes et qui nécessiteront de nouvelles recherches. «Nous envisageons d’examiner plus avant l’échange rapide d’informations sur les substances volatiles entre les plantes et nous continuerons à chercher des mécanismes de perception et de potentiels récepteurs de ces substances», conclut Matthias Erb.
Mots‑clés
PERVOL, plantes, substances volatiles, signalisation des plantes, sciences végétales, technologie robotique, spectromètre
