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Pourquoi les plantes s'orientent-elles vers la lumière ?

communiqué de presse du 26 Octobre 2004

L'action conjuguée de deux photorécepteurs est responsable de la courbure des tiges en direction d'une source lumineuse. Telle est la principale conclusion d'une étude menée par des biologistes du Pôle de recherche national Survie des plantes, un réseau de compétences piloté depuis l'Université de Neuchâtel. Fruits d'une équipe de l'Université de Genève, ces résultats seront publiés en décembre 2004 dans la revue scientifique The Plant Journal.

La croissance des végétaux est fortement influencée par la lumière. On a tous en tête l'image d'une plante ouvrant ses feuilles en direction d'une fenêtre d'où lui vient la dose de photons dont elle a besoin pour s'épanouir. Ce phénomène, appelé phototropisme, a déjà été décrit par Charles Darwin à la fin du 19ème siècle. Mais bien des interrogations subsistent quant aux mécanismes qui en sont responsables. Patricia Lariguet et Christian Fankhauser, spécialistes de biologie moléculaire à l'Université de Genève, y apportent des éléments de réponse essentiels. Leurs travaux, présentés cette semaine en Argentine à l'occasion des Buenos Aires Plant Biology Lectures, montrent que la direction dans laquelle croissent les tiges résulte de l'action conjuguée de deux photorécepteurs, c'est-à-dire de protéines qui se trouvent dans les cellules végétales, capables de capter puis de transmettre un signal lumineux.

L'expérience consiste à éclairer latéralement une tige d'Arabidopsis, plante modèle fréquemment utilisée en biologie végétale, de sorte qu'une moitié de celle-ci reste dans l'ombre. Or, la différence d'exposition a un effet sur l'activité d'une première catégorie de photorécepteurs: les phototropines. Lorsqu'elles reçoivent de la lumière, les phototropines réduisent la production d'une hormone végétale -l'auxine- connue pour réguler la croissance de la tige. Conséquence: les cellules végétales situées à l'ombre s'allongent davantage que celles qui sont exposées à la lumière, si bien que la plante se courbe vers le côté lumineux.

Mais les phototropines n'agissent pas seules et c'est là le point central de la découverte des chercheurs du PRN Survie des plantes. Patricia Lariguet et Christian Fankhauser ont mis en évidence qu'une autre famille de photorécepteurs, les phytochromes, amplifiaient l'action des phototropines. On savait déjà que les phytochromes influençaient la tendance naturelle des plantes à pousser vers la lumière. Encore fallait-il montrer de quelle manière. La présente étude démontre que, lorsqu'ils sont stimulés par une faible lumière bleue, les phytochromes inhibent la tendance de la plante à pousser verticalement. Libéré de sa composante verticale, l'axe de croissance prend alors plus aisément la direction de la source lumineuse latérale.

Bien que l'on parle de recherche fondamentale, cette explication touche à des mécanismes essentiels de la vie des plantes et intéresse les milieux agricoles. En effet, il n'est que de songer aux problèmes que présente la haute densité des cultures dans les champs. Celle-ci augmente les zones d'ombre, privilégiant des individus à grandes tiges et petites feuilles. Du coup, le rendement, en terme de biomasse récoltée, s'en ressent. On devine dès lors l'importance de mieux comprendre la façon dont les plantes gèrent l'énergie lumineuse, afin de maintenir des rendements intéressants pour l'agriculture.

pour plus d'informations

Université de Genève
Département de biologie moléculaire

Dr Patricia Lariguet
Tél: +41 22 379 6117
patricia.lariguet(at)molbio.unige.ch

Prof. Christian Fankhauser
Tél: +41 22 379 6116
christian.fankhauser(at)molbio.unige.ch

dès le 1er janvier 2005, il sera nommé au:
Centre Intégratif de Génomique
Université de Lausanne
Christian.Fankhauser(at)unil.ch