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La plante naissante n’a que 2 jours pour assurer sa survie

Une jeune plante se développe à partir de sa graine.
Une jeune plante se développe à partir de sa graine. Photo: iStock
Radio-Canada

À partir du moment où la graine germe et devient plante, elle n'a que 48 heures pour survivre avant d'épuiser ses réserves et réussir à se transformer en plantule capable de photosynthèse, expliquent des biologistes suisses qui ont décrit les mécanismes en présence.

Le chercheur Venkatasalam Shanmugabalaji et ses collaborateurs du Laboratoire de physiologie végétale de l'Université de Neuchâtel (UniNE) expliquent que la plante, à ce moment de son développement, compte uniquement sur ses réserves internes, qui sont rapidement consommées.

De jeunes plantes se développent au soleil.De jeunes plantes se développent au soleil. Photo : iStock

Elle doit donc créer en un temps record ce dont elle a besoin pour assurer la photosynthèse, c’est-à-dire des chloroplastes fonctionnels, des organites cellulaires contenant de la chlorophylle qui lui permettra de produire des sucres pour assurer sa survie.

Jusqu’à maintenant, les mécanismes menant à la formation de chloroplastes à partir de proplastes n’avaient été que peu étudiés.

Ces mécanismes assurent pourtant une transition rapide de la plante vers une croissance autonome, dès que la graine germe.

Le saviez-vous?

L’apparition des graines au cours de l'évolution a mené à la rapide propagation et à la diversification des plantes à fleurs sur la planète.

De graine à plante

L'embryon, dormant, encapsulé dans la graine, se trouve protégé dans cette structure très résistante qui facilite sa dispersion.

L'intérieur d'une graine.Le précurseur de chloroplaste (jaune) dans une cellule d’embryon de graine. La paroi (brun) sépare deux cellules, leurs vacuoles (gris clair) et leur cytoplasme (bleu). Photo : UNIGE/Sylvain Loubéry

Ce stade de développement ne permet pas de photosynthèse. Il doit donc consommer les réserves nutritives emmagasinées dans la graine, pendant le processus de germination. Un processus qui induit la transformation d'un embryon robuste en une jeune pousse fragile.

Il s'agit d'une étape critique dans la vie d'une plante, qui est étroitement réglementée, notamment par l'hormone de croissance acide gibbérellique (GA).

Luis Lopez-Molina, UniNE

« La production de cette hormone est réprimée lorsque les conditions extérieures sont défavorables », explique Luis Lopez-Molina.

Dès qu’il se réveille cependant, l'embryon provoque la différenciation de ses proplastes en chloroplastes, de véritables usines capables de produire du sucre grâce à la photosynthèse.

Des milliers de protéines différentes doivent être importées dans les chloroplastes en formation, et ce processus ne peut se dérouler qu'en présence d'une certaine protéine appelée TOC159.

Si celle-ci fait défaut, la plante sera dépourvue de chloroplastes et demeurera albinos.

Felix Kessler, UniNE

S’ouvrir au monde

Les chercheurs ont identifié le processus dans la graine responsable du fait qu’elle demeure dans un état protégé ou, au contraire, se met à germer.

Nous avons découvert que, tant que l'hormone GA est réprimée, un mécanisme se met en place pour que les protéines TOC159 soient acheminées vers la voirie cellulaire afin d'y être dégradées.

Venkatasalam Shanmugabalaji

Par ailleurs, d'autres protéines nécessaires à la photosynthèse, et dont TOC159 facilite l'importation, subissent le même sort.

Germination 101

Lorsque les conditions extérieures deviennent favorables à une germination, la concentration d'hormone GA augmente dans la graine.

Les chercheurs ont démontré qu'elle bloque indirectement la dégradation des protéines TOC159. Celles-ci peuvent donc s'insérer dans la membrane des proplastes et permettre l'importation des cargaisons de protéines photosynthétiques qui échappent, elles aussi, à la voirie cellulaire.

À partir de là, la genèse des premiers chloroplastes fonctionnels assure un passage rapide d'une croissance dépendante des réserves de l'embryon à un développement autonome. Tout se produit dans les 48 heures.

Ce mécanisme ultraperformant contribue à la survie de la jeune pousse dans un environnement inhospitalier.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Current Biologie (Nouvelle fenêtre).

Biologie

Science