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Assurer la survie du pollen : Quand mettre son manteau devient une activité collaborative

illustration _ c_ J. Truskina
Publication

Résumé

Publication du RDP dans la revue PNAS le 24 mai 2022. Communication du CNRS-INSB du 30 mai 2022.

Description

Afin d’accomplir leur rôle dans la fécondation, les grains de pollen doivent faire face à une atmosphère parfois très sèche. Leur survie dépend du manteau pollinique : une couche de protection très résistante produite en grande partie par le tissu entourant les grains en formation à l’intérieur des étamines. Le dialogue moléculaire complexe entre les grains et ce tissu qui assure la bonne mise en place du manteau est décrit dans la revue PNAS.

La production et la dispersion des grains de pollen sont des étapes clés de la reproduction sexuée chez les plantes. Ces deux étapes sont indispensables au brassage génétique et à la formation des graines, qui sont elles-mêmes essentielles à l’agriculture et à l’alimentation humaine. Le pollen est produit dans l’anthère, l’organe floral mâle. Pour survivre lors de leur libération à l’air libre, les grains de pollen doivent se doter au cours de leur développement d’une barrière externe extrêmement résistante appelée ‘manteau pollinique’. La plupart des composants de ce manteau pollinique ne sont pas produits par le grain de pollen lui-même, mais par une couche de cellules très spécialisées (le tapetum) qui entoure les grains de pollen en développement dans l’anthère. Le dépôt des composants du manteau pollinique demande une coordination extrêmement fine entre le développement des grains de pollen et l’activité du tapetum. Déposé trop tôt, le manteau prive le grain de pollen des nutriments dont il a besoin pour de développer. A l’inverse, un dépôt tardif pourrait quant à lui produire un manteau défectueux et nuire à la viabilité du grain de pollen.

Les scientifiques montrent que cette coordination essentielle tapetum-pollen dépend de la production de pro-peptides inactifs par le tapetum immature. Quand les grains de pollen sont "prêts" à recevoir leur manteau, ils produisent une enzyme capable d’activer ces pro-peptides. De façon inattendue, les peptides ainsi activés sont perçus, non pas par le tapetum lui-même, mais par une couche de cellules située autour du tapetum, appelée « middle layer » et dont la fonction était jusqu’ici inconnue. Cette perception déclenche la sécrétion polarisée des composants du manteau depuis le tapetum vers les grains de pollen en développement.

Ces résultats démontrent que la formation du manteau pollinique nécessite un dialogue complexe et multidirectionnel entre trois types de cellules différentes, qui est mis en oeuvre par la modification et la migration de petits peptides entre différentes couches cellulaires. Ils renforcent notre compréhension des mécanismes mis en place par les plantes pour assurer le développement coordonné de leurs organes reproducteurs.

figure
Figure : Lorsque le dialogue complexe assurant un dépôt efficace du manteau pollinique est perturbé, le tapetum n’est pas activé correctement et devient gonflé. Les grains de pollen se retrouvent privés des composés du manteau et écrasés, ce qui empêche leur séparation et nuit à leur viabilité.
© Jekaterina Truskina

Référence : A peptide-mediated, multilateral molecular dialogue for the coordination of pollen wall formation. Truskina J, Brück S, Stintzi A, Boeuf S, Doll NM, Fujita S, Geldner N, Schaller A, Ingram GC. PNAS, 24 mai 2022.
DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.2201446119

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