Des scientifiques identifient la protéine végétale responsable du mécanisme de détection d'oxygène
Que l'on soit botaniste ou jardinier du dimanche, tout le monde sait qu'une plante ne doit pas être trop arrosée sans quoi, elle meurt. En effet, le surplus d'eau empêche les fleurs d'absorber l'oxygène nécessaire à la respiration cellulaire et la production énergétique. Pour gérer cet état d'hypoxie, les plantes stimulent des gènes spécifiques. Mais jusqu'à présent, on ignorait comment les plantes détectaient les concentrations d'oxygène. Des chercheurs d'Europe ont identifié une protéine capable de lier certaines régions d'ADN (acide désoxyribonucléique), déclenchant ainsi la transcription des gènes de réponse au stress. Les résultats, publiés dans la revue Nature, pourraient mener à l'amélioration de la tolérance des végétaux aux évènements de crues importantes. Un nombre d'études récentes ont observé comment une protéine activant des gènes pour répondre à l'hypoxie, un facteur de transcription, est émise à partir de la membrane cellulaire pour s'accumuler dans le noyau et entraîner l'expression de gènes de réponse au stress. Les scientifiques d'Allemagne, d'Italie et des Pays-Bas ont identifié qu'une branche de la voie N-terminale dépendante de l'ubiquitine pour la dégradation protéique, active chez les mammifères et plantes, fonctionne en tant que mécanisme de détection d'oxygène chez Arabidopsis thaliana, une plante à fleur généralement utilisée comme organisme modèle en biologie végétale. Les résultats montrent que les plantes avec une surexpression de la protéine RAP2.12 ont une meilleure tolérance à la submersion et récupèrent beaucoup mieux d'un épisode de crue ou d'inondation. «Lorsque la concentration en oxygène est faible, comme pendant une crue, RAP2.12 est émise de la membrane plasmique et s'accumule dans le noyau afin d'activer l'expression génétique pour l'adaptation à l'hypoxie,» peut-on lire dans l'étude. «Notre découverte de ce mécanisme de détection d'oxygène ouvre de nouvelles possibilités pour l'amélioration de la tolérance aux crues pour les récoltes.» Le rôle de l'extrémité N-terminale (le premier acide aminé de la chaîne) de la protéine est particulièrement mis en avant. Une modification de cette séquence d'acides aminés, qu'il s'agisse d'une addition ou d'un retrait d'acides aminés, entraîne la détérioration de la réponse de la plante à une faible concentration d'oxygène. Les conditions aérobiques normales facilitent l'attachement de RAP2.12 à la membrane cellulaire. Lorsque les taux d'oxygène baissent, la protéine se détache de la membrane et s'accumule dans le noyau où elle joue son rôle de facteur de transcription et stimule les gènes spécifiques. Lorsque les taux d'oxygène retrouvent leur niveau normal, la protéine est dégradée pour stopper la transcription des gènes de réponse au stress. Les chercheurs expliquent que dans les plantes exprimant une RAP2.12 modifiée au niveau de l'extrémité N-terminale, la protéine se situe dans le noyau avant même que le stress oxygénique ne se déclenche. La protéine modifiée s'est accumulée dans le noyau lorsque l'hypoxie démarre, mais elle n'a pas été dégradée lorsque les taux d'oxygène sont remontés à la normale. Le rôle de la règle du N-terminal fait également partie des résultats de l'étude. «Selon la règle du N-terminal, le premier acide aminé de la protéine détermine la durée de sa vie», explique le co-auteur et chef d'équipe Joost van Dongen de l'institut Max Planck de physiologie moléculaire végétale en Allemagne. «Il existe des acides aminés stables et instables. Notre découverte de RAP2.12 en tant que composant central du mécanisme de détection d'oxygène chez les plantes ouvre de nouvelles possibilités intéressantes pour renforcer la tolérance aux crues pour les plantes de culture.» Près de 10% des terres arables du monde entier sont sujettes aux crues temporaires chaque année.Pour de plus amples informations, consulter: Institut Max Planck de physiologie végétale moléculaire: http://www-en.mpimp-golm.mpg.de/00-news/index.html Revue Nature: http://www.nature.com/
Pays
Allemagne, Italie, Pays-Bas