Les plantes ont une capacité remarquable à ressentir et à réagir à la lumière, ce qui est essentiel à leur survie et à leur croissance.
L’une des réponses les plus courantes et les plus visibles est le phototropisme, ou la courbure des organes végétaux vers la source de lumière. Mais comment les plantes perçoivent-elles la direction de la lumière et ajustent-elles leur croissance en conséquence ?
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse a révélé un mécanisme surprenant impliquant les canaux d’air intercellulaires dans la tige de la plante.
Les canaux d’air améliorent la diffusion de la lumière dans la tige
Les chercheurs ont utilisé Arabidopsis thalianaune petite plante à fleurs largement utilisée comme organisme modèle en biologie végétale, pour étudier le rôle des canaux aériens dans le phototropisme.
Les canaux d’air sont des espaces microscopiques entre les cellules qui permettent les échanges gazeux et le transport de l’eau dans les plantes.
Les chercheurs ont découvert que ces canaux ont également une autre fonction : ils améliorent la diffusion de la lumière (réfraction et réflexion) dans la tige, créant ainsi un gradient de lumière à travers l’organe qui déclenche le phototropisme.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont utilisé une plante mutante dépourvue de canaux d’air dans la tige et ont comparé sa réponse phototrope à celle de la plante sauvage.
Ils ont constaté que la plante mutante avait une réponse phototrope considérablement réduite, ce qui indique que des canaux d’air sont nécessaires pour se pencher efficacement vers la lumière.
Ils ont également utilisé un modèle informatique pour simuler la façon dont la lumière traverse la tige et ont confirmé que les canaux d’air augmentent le gradient de lumière à travers l’organe.
Un transporteur ABC régule la formation des canaux d’air
Les chercheurs ont également identifié un gène impliqué dans la formation de canaux aériens dans la tige. Le gène code pour un transporteur ABC, un type de protéine qui transporte des molécules à travers les membranes cellulaires.
Les chercheurs ont montré que ce transporteur est exprimé dans l’embryon et est nécessaire pour retenir l’air dans les espaces intercellulaires de la plantule.
Ils ont également constaté que le transporteur affecte les propriétés de la paroi cellulaire, la rendant plus rigide et moins perméable à l’eau, ce qui contribue au maintien des canaux d’air.
Les chercheurs ont nommé le gène Air Channels Required For Phototropism (ARP) et ont proposé qu’il s’agisse d’un régulateur clé de la formation et du fonctionnement des canaux d’air dans la tige.
Ils ont également suggéré que l’ARP pourrait jouer un rôle plus large dans le développement des plantes et les réponses au stress, car les canaux d’air sont également impliqués dans d’autres processus tels que la diffusion de l’oxygène, le transport de l’eau et la stabilité mécanique.
Un nouvel aperçu de la perception et de la croissance de la lumière des plantes
L’étude menée par des chercheurs de l’EPFL apporte un nouvel aperçu de la façon dont les plantes perçoivent et réagissent à la lumière, l’un des facteurs environnementaux les plus importants pour leur survie et leur croissance.
Les chercheurs ont révélé que les canaux d’air intercellulaires dans la tige créent un signal lumineux directionnel qui régule le phototropisme et qu’un transporteur ABC est nécessaire à la formation et au fonctionnement des canaux d’air.
L’étude ouvre également de nouvelles voies pour des recherches plus approfondies sur le rôle des canaux aériens dans d’autres aspects de la biologie végétale, tels que le développement, les réponses au stress et la photosynthèse.
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