Des vignes résistantes à l’ozone et à la chaleur
Dans le cadre d’une bourse individuelle Marie Skłodowska-Curie, le projet OVOC, financé par l’UE au titre du programme Horizon 2020, a étudié un mécanisme général pour protéger les plantes des stress abiotiques. Ce mécanisme implique l’action de composés connus comme les isoprénoïdes volatils (IPV), parmi lesquels le plus simple est l’isoprène (C5H8). Les IPV constituent une classe importante de métabolites secondaires produits par les plantes et auraient un rôle antioxydant, mais le mécanisme sous-jacent reste inconnu. Certaines cultures, comme la vigne, n’émettent pas de C5H8, mais d’autres isoprénoïdes comme les monoterpènes. Malgré 60 ans de recherche, le rôle des IPV n’est pas encore totalement compris, même si la présence de C5H8 est liée à l’augmentation de la tolérance aux stress oxydatifs, comme le stress thermique. «Toutefois, il n’est pas certain que l’investissement massif en carbone que les plantes effectuent pour l’émission d’isoprène corresponde à ce rôle. En outre, le mécanisme selon lequel l’isoprène, et probablement d’autres isoprénoïdes, agit comme antioxydants à l’intérieur des plantes reste encore inconnu», explique le Dr Francesco Loreto, coordinateur du projet. Dans un premier temps, les chercheurs ont évalué le mécanisme antioxydant du C5H8 chez les plantes. Spécifiquement, ils ont cherché à savoir si le C5H8 s’oxydait à l’intérieur des plantes et fonctionnait ainsi comme un «charognard» des oxydants. Les scientifiques entendaient également démontrer que les IPV jouent un rôle d’antioxydant dans la vigne, la culture fruitière la plus importante en Europe d’un point de vue économique. Ils ont en outre examiné si des mécanismes semblables à celui testé pour le C5H8 fonctionnaient pour d’autres isoprénoïdes dans la vigne. Perspectives importantes L’équipe de recherche a utilisé la spectrométrie de masse à temps de vol par transfert de protons (PTR-TOF-MS) pour mesurer les IPV, leurs supposés produits d’oxydation et les possibles produits volatils de la transformation générés par le métabolisme des plantes. Ce travail a été mené en temps réel avec une sensibilité très élevée, en séparant les composés étiquetés d’un point de vue isotopique dans des expériences de suivi du carbone. Les résultats ont montré que certains IPV, sous forme de monoterpènes, ont un rôle antioxydant sur la vigne. Un nouveau mécanisme de transformation des produits d’oxydation des plantes a également été proposé et avéré. Finalement, l’émission de supposés produits d’oxydation du C5H8 et leurs produits de transformation face aux stress abiotiques ont été liés à l’oxydation du C5H8 à l’intérieur des feuilles. Pour la communauté des chercheurs en sciences atmosphériques, le mécanisme de transformation du méthylvinylcétone en methyléthylcétone est également significatif, car l’origine biogénique du methyléthylcétone, qui est un composé important de la chimie atmosphérique, était inconnue jusqu’à présent. Une découverte essentielle, selon le Dr Loreto, est que «certains monoterpènes volatils protègent la vigne contre les chocs thermiques, qui ont plus de probabilités de survenir dans un scénario présentant des évènements extrêmes liés au changement climatique». Avantages plus larges La communauté des chercheurs en sciences atmosphériques bénéficiera de la découverte d’un nouveau mécanisme de transformation des produits d’oxydation du C5H8 effectuée par les plantes. «L’isoprène et les produits d’oxydation de l’isoprène générés par les plantes sont des molécules essentielles pour déterminer les propriétés oxydantes de l’atmosphère, y compris de l’ozone et de la formation de particules», explique le Dr Loreto. Les résultats d’OVOC aideront la communauté des botanistes en faisant avancer les connaissances sur ce domaine et en ouvrant de nouvelles voies d’investigation et de recherche. En outre, le projet développe désormais une technique de sélection pour déterminer l’augmentation de la résistance chez différentes variétés de vigne. Cela aidera un grand nombre des parties prenantes impliquées dans l’agronomie, ainsi que les sélectionneurs, qui bénéficieront d’OVOC à long terme.
Mots‑clés
OVOC, isoprène (C5H8), vigne, stress, isoprénoïdes volatils (IPV), monoterpène, methyléthylcétone, science atmosphérique, stress oxydatif, spectrométrie de masse à temps de vol par transfert de protons (PTR-TOF-MS)