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On nous attaque : le système de défense des plantes vu de l’intérieur

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Actualité

Résumé

Publication du RDP dans Nature Communication

Description

Chenille du Sphinx de l'Euphorbe en train de dévorer les feuilles linéaires d'une Euphorbe Petit-Cyprès. Photo Jean-Pierre Moussus©
Quand les plantes sont attaquées, une alarme interne se met en marche en seulement quelques minutes et les systèmes de défense de la plante entrent en action. Pour la première fois, des chercheurs du laboratoire Reproduction et Développement des Plantes (RDP) en cotutelle CNRS/INRA/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1 - montrent, en temps réel, ce qui arrive quand les plantes repoussent les insectes, réagissent à des dégâts ou même à des infections par des pathogènes. Ces travaux publiés dans Nature Communications ouvrent la voie à la compréhension des réponses globales d’une plante au stress ou à des dégâts, un enjeu majeur pour l’agriculture du futur.
Les travaux du groupe de Teva Vernoux et de ses collègues des équipes de Malcolm Bennett de l’Université de Nottingham et de Laurent Laplaze de l’IRD à Montpellier se sont concentrés sur un signal particulier, une hormone de de la plante : l’acide jasmonique. Cette phytohormone fait partie du système d'alarme de la plante et de son système de défense. L’acide jasmonique est libérée pendant l’attaque d'un insecte et contrôle la réponse à un endommagement mécanique. Des pathogènes peuvent aussi déclencher la production d'acide jasmonique. Il s’agit donc d’une molécule de défense général.
Les chercheurs ont étudié ce mécanisme de défense en créant une protéine fluorescente spéciale - Jas9-Venus - qui est rapidement dégradée lorsque de l’acide jasmonique est produit. Ceci leur a permis de visualiser dans les plantes vivantes les niveaux de cette phytohormone. Lorsque sa présence augmente, le signal fluorescent est perdu.
En utilisant une lame de scalpel pour endommager une feuille, les chercheurs ont imité une attaque d'insecte. Grâce à la protéine fluorescente, ils ont pu voir comment les dégâts ont abouti rapidement à la propagation d’un signal dans la plante à une vitesse de plus d'un centimètre par minute, jusqu'aux pointes des racines. Une fois l’impulsion arrivée aux racines, de l'acide jasmonique est produit localement, amplifiant le signal de blessure et préparant les parties saines de la plante à une éventuelle attaque. L’acide jasmonique déclenche en effet la production de composés de défense tels que des inhibiteurs de protéase. Leur rôle est d’arrêter l'insecte en rendant les protéines de la plante indigestes. L’insecte arrête alors de manger la plante.
Le biosenseur Jas9-Venus permet ainsi de voir exactement où l'acide jasmonique est présent dans la plante et cela d'une façon quantifiable. Comme illustré par la réponse d’une feuille à la blessure, il peut être utilisé pour comprendre comment la plante coordonne une réponse de défense en suivant en temps réel la modification des niveaux d’acide jasmonique. Ce qui ouvre la possibilité de comprendre la réponse d’une plante entière au stress ou à des dégâts, un enjeu majeur pour l’agriculture du futur.
Référence :
Nature Communications. "A fluorescent hormone biosensor reveals the dynamics of jasmonate signalling in plants"doi:10.1038/ncomms7043 - 16 January 2015

Soutiens

Cette recherche a été en partie financée l'Agence Nationale de la Recherche, le Conseil de Recherche en biotechnologie et sciences biologiques (BBSRC, Royaume-Uni), la Fondation Agropolis (Montpellier) et la Région  Languedoc-Roussillon.

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