Des scientifiques examinent une famille de protéines innovante chez les végétaux
Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature, une équipe européenne de recherche est parvenue à révéler comment une famille de protéines fonctionne, ce qui avait été un mystère jusqu'à présent. En utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana, l'équipe a été capable de montrer comment ces protéines étaient essentielles pour la construction des micro-filets étanches au niveau des racines d'une plante. Ces filets permettent à la plante de filtrer les nutriments du sol et de la protéger des micro-organismes dangereux. Des chercheurs de Belgique, d'Allemagne, des Pays-Bas et de Suisse ont uni leurs forces dans le cadre de l'étude, soutenue partiellement dans le cadre du projet PLANT-MEMB-TRAFF («Plant endomembrane trafficking in physiology and development»), qui a reçu une subvention de démarrage du CER (Conseil européen de recherche) d'une valeur de 1 199 889 euros au titre du domaine thématique «Idées» du septième programme-cadre (7e PC). Les protéines découvertes par les scientifiques sont un groupe de protéines transmembranaires que l'équipe a appelé CASP (Casparian strip membrane domain proteins) en raison de leur emplacement sur les bandes caspariennes, des bandes de matériel membranaire cellulaire spécialisé présent dans l'endoderme des racines qui génèrent un obstacle de diffusion extracellulaire. Le rôle principal de l'endoderme radical est de gérer la consommation de nutriments et la résistance au stress. L'équipe a pu identifier les CASP grâce à une technique de marcation fluorescente. Ils ont découvert que ces protéines étaient codées par cinq gènes différents et jouaient un rôle essentiel dans la formation des bandes caspariennes. «Ces structures sont comparables à des articulations qui contribuent à l'étanchéité des espaces entre l'endoderme radical», explique Niko Geldner, l'un des chercheurs du projet. «Les CASP forment une sorte de treillis sur lequel les autres protéines viennent s'y fixer pour former une séquence qui mène à la création d'un barrage routier tridimensionnel efficace.» Cette découverte fascinante nous permettra de mieux comprendre comment les racines parviennent à sélectionner les bons nutriments et à éliminer les mauvais. En d'autres termes, nous comprendrons comment les plantes se nourrissent-elles. Étant donné que la majorité des plantes fonctionnent de manière relativement similaire, ces résultats ont des implications pour la recherche en agriculture durable dans le contexte de la manière dont le riz, le maïs, le blé et même les tomates se nourrissent quotidiennement. Les chercheurs du projet PLANT-MEMB-TRAFF expliquent également que les comparaisons actuelles entre la levure et les animaux ne nous offrent pas d'idée cohérente ou fiable sur les bases fondamentales ou les dérives de l'organisation des membranes eucaryotiques, ainsi, la recherche impartiale sur le trafic au sein des membranes végétales est nécessaire et peut apporter des informations sur un type supplémentaire de cellules eucaryotiques et ainsi offrir une meilleure appréciation de l'évolution de l'organisation de la membrane eucaryotique. «Enfin, l'idée serait d'améliorer l'absorption de nutriments en développant des plantes nécessitant moins d'eau et d'engrais, pour une meilleure agriculture plus durable», commente Niko Geldner. Comprendre la structure et la fonction des compartiments de l'endomembrane est important pour comprendre la mécanique du comportement des cellules eucaryotiques. Les organismes multicellulaires sont plus complexes et les voies de trafic endomembranaire sont hautement spécialisées. Les plantes supérieures ont développé indépendamment la multicellularité et montrent un système endomembranaire structuré différemment, mais hautement complexe qui régule de nombreux processus fondamentaux, tels que la composition des membranes cellulaires, la nutrition de la plante ou la réponse immunitaire. Les spécificités du fonctionnement de l'endomembrane végétale ne sont réellement comprises que maintenant et pendant longtemps, elles n'avaient pas été abordées par des approches homologiques, qui sont faussées et limitées aux modules et voies conservées entre animaux/levure et plantes. Cette recherche est particulièrement intéressante car elle marque une véritable percée dans les connaissances scientifiques. La première description des bandes caspariennes avait été faite il y a plus de 150 ans par le botaniste Robert Caspary en 1865, mais les mécanismes et fonctionnements internes de leurs protéines étaient restés inconnus jusqu'à présent.Pour de plus amples informations, consulter: Université de Lausanne: http://www.unil.ch/index.html
Pays
Belgique, Suisse, Allemagne, Pays-Bas