Une sonde virale pour accroître la productivité des cultures
Impliqués dans pratiquement tous les processus de régulation, les petits ARN (pARN) sont des molécules que l’on trouve dans les plantes. Ils contrôlent les réponses aux stimuli internes et externes, par exemple, et modulent la croissance. Ils jouent également un rôle essentiel en contribuant à la propagation dans la plante de l’interférence par l’ARN (ARNi), un système de régulation génétique qui agit en inhibant l’activité de gènes spécifiques. «Les pARN sont des molécules mobiles», explique Eduardo Bejarano, coordinateur du projet GeminiDECODER rattaché à l’Institut d’horticulture méditerranéenne et subtropicale «La Mayora», en Espagne. «Leur mobilité, et leur diversité, a rendu difficile leur identification et leur caractérisation complètes, ainsi que celle de leurs ARN cibles potentiels.» Ces défis ont limité notre compréhension de plusieurs processus végétaux importants, par exemple la manière dont les réponses locales se transforment en réponses systémiques. Or, ce processus est essentiel pour déclencher les défenses des plantes contre la privation de nutriments ou d’eau, ou contre les maladies.
Sondes protéiques dérivées de phytovirus
Le projet GeminiDECODER, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie et coordonné par l’université de Malaga (site web en espagnol) en Espagne, a cherché à élaborer de nouveaux moyens d’isoler et de caractériser ces pARN mobiles et leurs ARN cibles potentiels. «Pour ce faire, nous avons adopté une approche totalement nouvelle, en utilisant des protéines dérivées de phytovirus comme sondes pour détecter les pARN avec une résolution sans précédent», explique Eduardo Bejarano. Selon le chercheur, cette technique pourrait aider les scientifiques à mieux isoler les pARN mobiles et leurs cibles dans différentes plantes, avec des applications potentielles dans la régulation de la productivité des cultures.
Le rôle des protéines dans les processus de développement
Pour atteindre ces objectifs, le projet a modifié génétiquement des plantes afin qu’elles accumulent une protéine virale appelée C4. La protéine du virus de l’enroulement foliaire jaune de la tomate (TYLCV, Geminivirus) a été sélectionnée en raison de sa capacité à interférer avec le mouvement des pARN. «La présence de C4 dans les plantes interfère avec le mouvement des pARN mobiles», ajoute Eduardo Bejarano. «Cela signifie que les pARN mobiles ne peuvent plus atteindre leurs emplacements habituels et que les ARN marqués pour la dégradation ne sont plus inhibés.» En analysant les niveaux d’accumulation anormaux des ARN, Eduardo Bejarano a pu identifier des cibles ARN putatives pour les pARN mobiles. Il est également parvenu à recueillir des informations sur l’identité du pARN mobile spécifique en question. Une fois ces gènes cibles identifiés, le chercheur a analysé leur fonction biologique. «À titre de preuve de concept, nous avons utilisé la C4 pour analyser la configuration des tissus racinaires déterminée par les pARN mobiles», explique Eduardo Bejarano. «Cela nous a permis de mettre en évidence le rôle joué par certaines protéines végétales qui favorisent le mouvement des ARN et contrôlent les processus de développement des plantes.»
Optimisation durable de la production végétale
En utilisant la C4 comme sonde mobile potentielle pour l’ARN, GeminiDECODER a fait plusieurs découvertes importantes. De nouvelles paires putatives ARN mobiles/cibles ont été isolées et attendent d’être confirmées et caractérisées biologiquement. «L’ARNi est un élément fondamental de la plupart des mécanismes de régulation des plantes», note Eduardo Bejarano. «Ce projet pourrait donc contribuer à ouvrir de nouvelles voies de recherche.» Sur le plan pratique, l’identification des plantes dans la nature qui expriment des niveaux plus ou moins élevés de pARN spécifique pourrait aider à expliquer pourquoi elles présentent une meilleure résistance aux agents pathogènes, à la sécheresse ou à la privation de nutriments. «Ce sujet est d’une importance capitale pour une population mondiale en constante augmentation, alors que la production agricole doit être optimisée et conduite de manière écologique et durable», conclut Eduardo Bejarano.
Mots‑clés
GeminiDECODER, viral, plante, culture, sécheresse, pARN, gènes
