Exploiter la signalisation des chloroplastes pour la croissance végétale
Les plantes peuvent produire de l'énergie pour soutenir leurs fonctions au moyen de la photosynthèse, un processus grâce auquel elles captent la lumière du Soleil dans des organites spécialisés appelés les chloroplastes. Les connaissances sur les voies de signalisation qui gouvernent le métabolisme des chloroplastes et leur fonctionnement peuvent être exploitées pour améliorer le rendement et la résistance au stress des cultures. Le projet COSI («Chloroplast signals»), financé par l'UE, qui s'est penché sur les algues et les plantes plus évoluées, vise à délimiter ces voies de régulation et leur coordination avec le réseau métabolique de la cellule. À cette fin, le consortium a travaillé sur différents aspects de la photosynthèse et sur les voies de signalisation déclenchées par voie environnementale. La kinase STN7 était essentielle pour réaliser une photosynthèse homogène malgré les fluctuations d'intensité lumineuse. De plus, d'autres protéines importantes à la communication des chloroplastes avec le noyau et pour l'expression génétique chloroplastique ont été identifiées. Ces voies pourraient être explorées pour la manipulation du processus photosynthétique en vue d'améliorer l'acclimatation des plantes aux changements environnementaux. En réponse aux fluctuations environnementales, les plantes réduisent la signalisation de la voie dépendante de calcium. Les cibles de cette voie comprennent des composants de photosynthèse ainsi que des transporteurs de métabolites dans les chloroplastes. Ainsi, la signalisation dépendante du calcium s'est révélée être impliquée dans la régulation du métabolisme des chloroplastes et la coordination du métabolisme cellulaire et chloroplastique. Dans les diatomées, des algues marines, les chercheurs ont démontré une communication innovante entre les chloroplastes et les mitochondries. Cette information a démontré que ces espèces d'algues, contrairement aux plantes, ne dépendent pas uniquement de la lumière pour survivre. De plus, les scientifiques ont exploré le sort métabolique de la signalisation du stress chez les plantes. Ils ont démontré une accumulation de poly(ADP-ribose) polymérases (PARP) et d'anthocyanine, un processus associé à une croissance améliorée des plantes soumises à un certain stress. Des mécanismes supplémentaires qui confèrent une photo-protection ou provoquent un stress induit par la lumière chez les plantes ont été identifiés. Globalement, les résultats de l'étude COSI représentent un tableau important des mécanismes gouvernant le fonctionnement et le métabolisme des chloroplastes. L'exploitation biotechnologique de ces objectifs pourrait entraîner l'adaptation plus efficace des espèces végétales aux constantes fluctuations climatiques.
