Les plantes ont leurs hormones (2/2)

Les stratégies d’adaptation des plantes livrent petit à petit leurs secrets aux chercheurs. Dans cette deuxième partie de retransmission de séance conjointe Académie des sciences/ Académie nationale d’agriculture, intéressons-nous au développement des feuilles et à la découverte de nouvelles hormones qui contrôlent la ramification des plantes.

Dans la première partie de retransmission de séance, Michel Caboche, Laurent Nussaume et Jan Traas s'expriment sur l'intérêt du phosphate pour le développement des plantes ainsi que sur le mécanisme de développement des tiges d’une plante.

Dans cette deuxième partie, retrouvez Patrick Laufs, Catherine Rameau ainsi que Christian Dumas, de l'Académie des sciences (qui clôture la séance).

Des hormones qui contrôlent la ramification des plantes




Les plantes sont fixées au sol et doivent intégrer de multiples facteurs endogènes et environnementaux pour coordonner leur différenciation et leur développement. Cette coordination repose sur l’action de molécules qui agissent à de très faibles concentrations et qui constituent des
signaux de communication entre les cellules et entre les organes. On les désigne sous le terme générique d’hormones végétales. Les travaux réalisés jusqu’à présent ont mis en évidence moins d’une dizaine d’hormones mais il est tout à fait vraisemblable que d’autres restent à découvrir.


Catherine Rameau, (Directeur de recherche à l’INRA Station de Génétique et Amélioration des Plantes, Versailles) a travaillé sur le contrôle génétique et physiologique de la ramification de la plante, à partir d’une importante collection de mutants hyper-ramifiés (mutants ramosus) de pois et qui vient d’aboutir à l’identification d’une nouvelle classe d’hormones végétales, les strigolactones, qui répriment le débourrement des bourgeons axillaires situés à l’aisselle de chaque feuille.

La théorie classique de la dominance apicale élaborée à partir des années 30 et qui est basée sur des expériences de décapitation du bourgeon apical et d’application exogène d’hormones stipulait que l’auxine (acide indole acétique) et la famille des cytokinines (isopentényle adénine, zéatine) étaient les deux seules hormones impliquées dans le contrôle du développement des bourgeons axillaires. Les expériences de l'équipe de Catherine Rameau suggèrent que les strigolactones sont en fait le messager secondaire de l’auxine dans le processus où l’apex de la plante empêche le développement des bourgeons sous-jacents. Les strigolactones sont connues depuis de nombreuses années pour être synthétisées au niveau des racines des plantes et exsudées dans la rhizosphère. Elles agissent comme stimulants de la germination de graines de plantes parasites, l’orobanche et la striga.
L'implication de ses molécules dans la mise en place des symbioses endomycorhiziennes laisse penser qu’elles ont eu un rôle déterminant dans la colonisation du milieu terrestre par les plantes il y a environ 450 millions d’années.


Le développement des feuilles


Patrick Laufs, Directeur de Recherche à l'INRA au Laboratoire de Biologie Cellulaire à Versailles, s'intéresse pour sa part au développement des feuilles.

Les feuilles sont après les fleurs les organes végétaux qui présentent la plus grande diversité de leurs formes. Une distinction majeure se fait entre les feuilles simples, formées par une seule unité comme la feuille de tabac ou d’arabidopsis et les feuilles composées regroupant plusieurs sous unités appelées folioles comme chez le pois ou la tomate. De plus, chaque feuille ou foliole peut présenter un limbe à bord lisse ou au contraire plus ou moins découpé en dents ou lobes. Ainsi les principales variables de la forme des feuilles sont la présence ou non de folioles, leur position et le niveau de découpe du limbe. D’un point de vue évolutif, le caractère composé très répandu parmi les espèces est apparu plusieurs fois de façon indépendante, indiquant que les feuilles composées (ou simples) ne sont pas toutes homologues. Des données de génétique moléculaire accumulées durant la douzaine d’années écoulées ont permis de définir le rôle des principaux acteurs génétiques au cours du développement foliaire.

Quelque soit leur morphologie mature, les feuilles sont initiées par les méristèmes apicaux caulinaires sous la forme de petites excroissances initialement symétriques. Un élément central du recrutement des cellules du primordium foliaire au sein du méristème est la disparition de l’expression des gènes KNOX codant pour des protéines à homéodomaine. Ces gènes sont exprimés dans les méristèmes et leur activité est nécessaire au maintien de l’identité méristématique. La disparition de l’expression des gènes KNOX est définitive dans le cas du développement des feuilles simples alors qu’elle n’est que transitoire dans la plupart des feuilles composées, le retour de leur expression au cours du développement foliaire conditionnant la formation des folioles.

Une des caractéristiques générales des feuilles est leur aspect plat associé à une polarisation tissulaire entre la face supérieure (appelée aussi adaxiale) et la face inférieure (appelée abaxiale). La
juxtaposition de domaines cellulaires ayant les identités adaxiale et abaxiale est nécessaire à la mise en place d’un limbe, une structure radiale se développant par défaut. De même chez les feuilles composées, les folioles se forment au niveau des zones de jonction entre les domaines ad- et abaxiaux. Les sites de formation des folioles sont déterminés précisément par des accumulations locales de l’hormone végétale auxine. Plusieurs des acteurs impliqués dans le développement foliaire interviennent déjà au cours de l’initiation des primordia foliaire dans l’apex, permettant ainsi de dresser un parallèle entre développement méristématique et foliaire.

En savoir plus

Programme et résumé des communications sur Le développement végétatif des plantes. Séance du 24 mars Académie des sciences / Académie d’agriculture de France

Consulter le site de l'Académie d'agriculture : http://www.academie-agriculture.fr/

Accédez à la première partie de cette séance : Le besoin nutritif des plantes et leur développement (1/2)

- Christian Dumas, membre de l'Académie des sciences
- Christian Dumas, sur Canal Académie