27 janvier 2005
La Jolla, Californie – Des scientifiques du Salk Institute for Biological Studies ont comblé deux lacunes importantes dans la voie moléculaire permettant aux hormones stéroïdes végétales de stimuler la croissance et la fructification des plantes. Ces résultats pourraient ouvrir la voie à des légumes plus gros ou à un rendement en graines accru, et pourraient stimuler la recherche agricole.
Une équipe dirigée par Joanne chory, professeur au Laboratoire de biologie moléculaire et cellulaire végétale du Salk Institute et chercheur au Howard Hughes Medical Institute, a démontré qu'une protéine qui dépasse de la surface de la membrane d'une cellule végétale est le récepteur qui reconnaît une hormone stéroïde essentielle à la croissance et au développement des cellules végétales. Une fois que le récepteur protéique, précédemment cloné par le laboratoire de Chory et nommé BRI1 (« bry-one »), reconnaît l'hormone, une série d'activités biochimiques se produisent à l'intérieur de la cellule. À l'autre extrémité de cette voie chimique, l'équipe du Salk Institute a également découvert les facteurs de transcription qui activent les gènes clés contrôlant la croissance des cellules végétales. Les deux études ont été publiées dans Nature le 13 janvier 2005 et Cell le 28 janvier 2005.
Chez les animaux comme chez les plantes, les hormones stéroïdes contrôlent la croissance et le développement, mais par des mécanismes très différents. Les hormones stéroïdes animales, comme la testostérone et l'œstrogène, activent les cellules en se liant à des récepteurs internes.
En revanche, les hormones stéroïdes végétales, appelées brassinostéroïdes, activent la croissance et la différenciation des cellules végétales en se liant à des protéines qui se projettent à l'extérieur de la cellule, comme une clé dans le contact d'une voiture. Jusqu'à la publication des recherches de Chory, la nature du « trou de serrure » était inconnue, tout comme le fonctionnement de la « bougie d'allumage », c'est-à-dire la manière dont le signal résultant activait les gènes clés contrôlant la croissance et la maturation sexuelle.
Grâce à une combinaison de techniques génétiques et biochimiques, Chory et ses collègues ont déterminé que le « trou de serrure » est BRII, une protéine qui dépasse de la membrane cellulaire végétale.
« Après toutes ces années, nous avons été ravis de constater que BRI1 était bien ce que nous pensions : le récepteur du stéroïde », a déclaré Chory. « La génétique nous a initialement conduits au bon gène, et des études biochimiques complémentaires nous ont permis de démontrer que la protéine produite par ce gène se liait effectivement au stéroïde. »
À l’autre extrémité de la voie de signalisation, l’équipe a révélé que l’une des « bougies d’allumage » qui allume le moteur génétique est une protéine appelée BES1, membre d’une toute nouvelle famille de facteurs de transcription spécifiques aux plantes.
« Nous sommes enfin en mesure de démontrer au moins un des mécanismes par lesquels les plantes régulent leur croissance », a déclaré Chory. « Nous disposons désormais des outils nécessaires pour déterminer la séquence moléculaire complète de la régulation de l'expression génétique par les stéroïdes chez les plantes. »
Cette recherche pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour créer des plantes comme la laitue qui poussent plus grandes ou, dans le cas du riz, qui ont un rendement considérablement accru.
« La fabrication de stéroïdes synthétiques est très coûteuse, mais la manipulation des voies de biosynthèse et de réponse des brassinostéroïdes dans les plantes pourrait avoir un impact significatif sur le rendement des cultures », a déclaré Chory.
Le Salk Institute for Biological Studies, situé à La Jolla, en Californie, est une organisation indépendante à but non lucratif dédiée aux découvertes fondamentales en sciences de la vie, à l'amélioration de la santé humaine et à la formation des futures générations de chercheurs. Le Dr Jonas Salk, dont le vaccin contre la polio, dont l'efficacité et l'innocuité ont été prouvées en 1955, a permis d'éradiquer la poliomyélite, une maladie invalidante, a ouvert l'Institut en 1965 grâce à un don foncier de la ville de San Diego et au soutien financier de la March of Dimes.
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