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La reproduction des plantes à fleurs mieux comprise

Des plantes à fleurs de l'espèce Echinacea angustifolia de la famille des Asteraceae.

Des plantes à fleurs de l'espèce Echinacea angustifolia de la famille des Asteraceae.

Photo : iStock

Radio-Canada

Le rôle d’une membrane indispensable dans le grain de pollen, inconnue à ce jour, a été caractérisé par des biologistes français.

Bien que le processus de reproduction des plantes à fleurs ait été décrit il y a plus de 120 ans, de nombreux mystères restent encore à percer, expliquent dans un communiqué les scientifiques de l’Institut français de la recherche agronomique (INRAE).

Visualisation de la protéine qui se trouve sur une membrane qui entoure les deux cellules reproductrices.

Visualisation de la protéine NOT-LIKE-DAD qui se trouve sur une membrane qui entoure les deux cellules reproductrices (spermatozoïdes) qui sont présentes dans chaque grain de pollen (image prise par microscopie confocale).

Photo : INRAE

La membrane qu’ils ont décrite entoure les deux spermatozoïdes des plantes à fleurs.

Les scientifiques montrent que cette membrane est indispensable pour garantir l'intégrité de cellules reproductrices lors de leur voyage vers la fleur femelle, et former ainsi une graine viable, poursuivent les chercheurs.

Cette percée est importante puisque ces graines fournissent la plupart de nos aliments à base de plantes et des aliments pour le bétail.

Sexualité végétale

Contrairement aux animaux où une seule fécondation est nécessaire pour former un embryon, les plantes à fleurs réalisent une double fécondation où deux cellules reproductrices mâles fusionnent séparément et simultanément avec deux cellules reproductrices femelles, explique le communiqué.

Cette double fécondation permet de former une graine viable. Dans le cas des plantes à fleurs, les deux cellules reproductrices mâles (ou spermatozoïdes) ne sont pas mobiles. C’est donc le grain de pollen qui les transporte vers les parties maternelles enfouies au centre de la fleur, rappellent les chercheurs.

La biologiste Laurine Gilles et ses collègues ont réussi, à l’aide d’une technique de microscopie et d’outils de biologie moléculaire et cellulaire, à mettre en évidence les signes distinctifs d’une membrane inconnue à ce jour dans le grain de pollen. Celle-ci entoure les deux spermatozoïdes et garantit l'intégrité de ces cellules reproductrices lors de leur voyage.

  • Le premier signe distinctif est un enrichissement en un lipide particulier chargé négativement.
  • Le deuxième est la présence de la protéine NOT-LIKE-DAD (« pas comme papa », en français) qui porte une charge positive et des ancres lipidiques qui lui permettent de s'accrocher exclusivement à la membrane.

De plus, l’équipe française a montré que cette membrane entourant joue un rôle clé pour le bon déroulement de la double fécondation, afin d’amener les deux cellules reproductrices au bon endroit et au bon moment.

Un mécanisme universel dans le règne végétal?

Ces découvertes enrichissent nos connaissances du vivant, notent les auteurs de ces travaux publiés dans le Journal of cell biology (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

On constate que d'autres membranes particulières, comme celles qui entourent certains champignons parasites ou certains champignons symbiotiques, montrent également une signature de lipide similaire à celle trouvée dans le grain de pollen.

Cette signature pourrait donc être un mécanisme universel pour délimiter des structures particulières à l’intérieur des cellules végétales.

Vers de nouvelles variétés

La connaissance de la localisation particulière de la protéine sur la membrane est un premier pas pour élucider le mécanisme par lequel l'absence de cette protéine entraîne la dégradation des chromosomes paternels enfermés dans cette membrane.

Ce phénomène est exploité régulièrement pour le développement de nouvelles variétés de maïs, et pourrait à l'avenir accélérer l’amélioration de nombreuses autres espèces végétales.

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