Le Parfumeur
Le Parfumeur
Racine d'une plantule d'Arabette sur-exprimant le gène de Theseus(© INRA / K. Hématy)
L'amélioration des variétés végétales dédiées à ces utilisations implique de pouvoir modifier, que ce soit par sélection classique ou par biotechnologie, la composition et la structure de la paroi végétale, et notamment son constituant principal, la cellulose. Malheureusement, ces modifications peuvent provoquer des réponses dans la cellule qui ne sont pas souhaitées, comme par exemple une surproduction de lignine dans la paroi.
La question est donc de comprendre comment la cellule "détecte" ces modifications de la qualité de la cellulose dans ses parois cellulaires ? En utilisant la plante modèle "l'Arabette des dames", des chercheurs de l'Institut Jean-Pierre Bourgin à l'INRA de Versailles(1) ont montré que THESEUS1, une protéine présente dans la membrane des cellules végétales, intervient dans cette réaction cellulaire aux perturbations de la synthèse de la cellulose de la paroi, en régulant entre autres la croissance de la cellule.
Elle joue ainsi un rôle de surveillance de l'intégrité de la paroi cellulosique au cours de la croissance cellulaire et probablement en cas d'attaque par des agresseurs. Ces résultats sont publiés en ligne dans la revue "Current Biology" du 5 juin 2007.
La paroi végétale est constituée majoritairement d'un réseau complexe de polysaccharides, et notamment la cellulose. Le rôle de la cellulose dans la paroi végétale pourrait être comparé à celui de l'acier dans le béton armé.
Elle est constituée de fibres microscopiques, les microfibrilles, qui renforcent les parois et permettent aux cellules végétales de résister aux pressions extrêmes, de l'ordre de 5 fois la pression d'un pneu d'automobile, qui règnent à l'intérieur de la cellule végétale. La cellulose est fabriquée par des nano-usines moléculaires qui migrent à la surface de la cellule en laissant derrière elles les microfibrilles de cellulose.
Quand la synthèse de la cellulose est perturbée chez une plante, par exemple par un stress ou des produits chimiques, cela provoque une réaction "de défense" qui ressemble à celle observée au cours d'une infection par un champignon ou une bactérie pathogène. Ceci inclut la production de molécules de défense, la production de lignine qui imperméabilise la paroi et l'arrêt de la croissance cellulaire ce qui évite la fragilisation et même la rupture des parois.
Ces réactions ont été observées chez des plantes (Arabette) pour lesquelles le fonctionnement de la nano-usine de synthèse de la cellulose a été perturbé en mutant le gène CESA6. Les chercheurs de l'INRA ont découvert que ces réactions sont atténuées si l'on bloque également l'expression du gène de THESEUS1. Elles sont au contraire amplifiées si le gène de THESEUS1 est surexprimé.
Ces propriétés de THESEUS1 ont également été vérifiées en bloquant d'autres composants de la nano-usine à cellulose. On peut ainsi en déduire que THESEUS1 joue le rôle de médiateur entre la cellule et l'état de la paroi, en transmettant un signal de stress provenant de la paroi. Ceci est cohérent avec la localisation de cette protéine, qui est ancrée dans la membrane des cellules en cours d'élongation.
Ces travaux montrent pour la première fois comment les plantes surveillent l'intégrité de leurs parois et devraient permettre à terme de mieux contrôler la composition et la structure des parois dans des variétés d'intérêt agronomiques.
La question est donc de comprendre comment la cellule "détecte" ces modifications de la qualité de la cellulose dans ses parois cellulaires ? En utilisant la plante modèle "l'Arabette des dames", des chercheurs de l'Institut Jean-Pierre Bourgin à l'INRA de Versailles(1) ont montré que THESEUS1, une protéine présente dans la membrane des cellules végétales, intervient dans cette réaction cellulaire aux perturbations de la synthèse de la cellulose de la paroi, en régulant entre autres la croissance de la cellule.
Elle joue ainsi un rôle de surveillance de l'intégrité de la paroi cellulosique au cours de la croissance cellulaire et probablement en cas d'attaque par des agresseurs. Ces résultats sont publiés en ligne dans la revue "Current Biology" du 5 juin 2007.
La paroi végétale est constituée majoritairement d'un réseau complexe de polysaccharides, et notamment la cellulose. Le rôle de la cellulose dans la paroi végétale pourrait être comparé à celui de l'acier dans le béton armé.
Elle est constituée de fibres microscopiques, les microfibrilles, qui renforcent les parois et permettent aux cellules végétales de résister aux pressions extrêmes, de l'ordre de 5 fois la pression d'un pneu d'automobile, qui règnent à l'intérieur de la cellule végétale. La cellulose est fabriquée par des nano-usines moléculaires qui migrent à la surface de la cellule en laissant derrière elles les microfibrilles de cellulose.
Quand la synthèse de la cellulose est perturbée chez une plante, par exemple par un stress ou des produits chimiques, cela provoque une réaction "de défense" qui ressemble à celle observée au cours d'une infection par un champignon ou une bactérie pathogène. Ceci inclut la production de molécules de défense, la production de lignine qui imperméabilise la paroi et l'arrêt de la croissance cellulaire ce qui évite la fragilisation et même la rupture des parois.
Ces réactions ont été observées chez des plantes (Arabette) pour lesquelles le fonctionnement de la nano-usine de synthèse de la cellulose a été perturbé en mutant le gène CESA6. Les chercheurs de l'INRA ont découvert que ces réactions sont atténuées si l'on bloque également l'expression du gène de THESEUS1. Elles sont au contraire amplifiées si le gène de THESEUS1 est surexprimé.
Ces propriétés de THESEUS1 ont également été vérifiées en bloquant d'autres composants de la nano-usine à cellulose. On peut ainsi en déduire que THESEUS1 joue le rôle de médiateur entre la cellule et l'état de la paroi, en transmettant un signal de stress provenant de la paroi. Ceci est cohérent avec la localisation de cette protéine, qui est ancrée dans la membrane des cellules en cours d'élongation.
Ces travaux montrent pour la première fois comment les plantes surveillent l'intégrité de leurs parois et devraient permettre à terme de mieux contrôler la composition et la structure des parois dans des variétés d'intérêt agronomiques.
