Mots-clés : Agriculture

Des graines présentant un bon coefficient de transpiration pour garantir une sécurité alimentaire mondiale

[CORDIS - Date: 2011-04-13]

Des scientifiques au Royaume-Uni ont découvert un nouveau moyen de produire des semences à bon coefficient de transpiration qui, selon eux, permettront aux plantes de faire face à la résistance à la sécheresse, ce qui contribuera à la sécurité alimentaire mondiale. La recherche a été en partie financée par le projet PHARMA-PLANTA («Recombinant pharmaceuticals from plants for human health»), qui a reçu 12 millions d'euros au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie au service de la santé» du sixième programme-cadre (6e PC) de l'UE.

Le besoin de cultiver des plantes résistantes à la sécheresse devient de plus en plus nécessaire, étant donné que l'impact du changement climatique se fait ressentir à travers le monde et la sécheresse devient un problème dans un nombre croissant de pays, dont ceux qui ne sont traditionnellement pas sérieusement touchés par le phénomène. Une équipe de recherche de la faculté des sciences de la vie de l'Université de Warwick menée par le Dr Lorenzo Frigerio a obtenu de bons résultats pour résoudre ce problème en examinant deux protéines membres de la grande famille des protéines intrinsèques majeures (MIP, pour Major Intrinsic Protein). Ces dernières se trouvent dans les organismes vivants et leur implication dans l'absorption d'eau est bien connue.

En tant que membre du projet PHARMA-PLANTA, le Dr Frigerio a enquêté sur le système endo-membranaire végétal, et ce sont ses travaux qui l'ont conduit à penser aux mécanismes moléculaires décrits dans sa dernière étude. Ses travaux «illustrent bien comment les concepts nés dans une voie de travail donnée peuvent avoir un impact sur des domaines scientifiques complètement nouveaux», commente le coordinateur Julian Ma of St. George's, de l'université de Londres au Royaume-Uni.

Le premier type de protéine examiné était la membrane plasmique (PM, pour plasma membrane) des protéines intrinsèques (PIP). Vu qu'elles se situent habituellement sur la couche externe d'une cellule, les PIP ont généralement reçu la plus grande part d'attention des chercheurs comme étant les premières «gardiennes» éventuelles du transport de l'eau dans et à l'extérieur des cellules.

L'équipe du Dr Frigerio s'est donc concentrée sur un second groupe de protéines connues en tant que protéines intrinsèques tonoplastiques (TIP, pour Tonoplast Intrinsic Proteins). Le tonoplaste est la membrane qui entoure les structures à l'intérieur de la cellule appelées vacuoles. Bien que les TIP semblent capables de maîtriser l'absorption d'eau, le fait qu'elles soient concentrées dans le tonoplaste a réduit l'intérêt des chercheurs dans leur rôle de l'absorption hydrique. C'est pourquoi le tonoplaste n'est généralement pas considéré comme un problème majeur pour le flux d'eau intracellulaire étant donné que sa perméabilité à l'eau est estimée plus élevée que celle de la membrane plasmique externe.

Dans cette dernière étude, les scientifiques ont réussi à inverser cette position en réalisant la carte d'expression de TIP de la plante la plus complète jamais produite jusqu'à présent. La carte révèle que les TIP jouent un rôle dans la gestion de l'eau en termes de maturation et de germination des semences. En effet, les chercheurs ont découvert qu'elles jouent probablement le rôle principal dans la gestion de l'eau, étant donné que la PIP était quasiment introuvable.

Après avoir étudié des ensembles de données en microréseau, l'équipe de recherche a découvert que des 13 PIP encodées par le génome Arabidopsis, seules 3 semblaient être détectables dans leurs semences. Ils ont également découvert que ces 3 PIP ne sont apparues qu'après 60 heures de germination, soit seulement après la fin des phases les plus importantes d'absorption hydrique dans une semence germinante. En revanche, les chercheurs ont découvert que des taux très élevés de la protéine TIP3 semblaient être présents dans la membrane plasmique lors du développement et de la germination des semences.

Le Dr Frigerio pense que TIP3, en plus de résider dans le tonoplaste, est utilisée par la membrane plasmique pour compenser l'absence - ou une concentration très faible - de PIP. «Nous sommes désormais sur la bonne voie pour comprendre réellement comment l'absorption hydrique est régulée dans le développement et la germination des semences», selon l'équipe. «Cette compréhension aidera les chercheurs à produire des semences visant à faire face aux défis du changement climatique mondial, et à la sécurité alimentaire à travers la résistance à la sécheresse améliorée et l'efficacité accrue de l'utilisation de l'eau.»

Pour de plus amples informations, consulter:

Université de Warwick:
http://www2.warwick.ac.uk/

Molecular Plant:
http://mplant.oxfordjournals.org/

PHARMA-PLANTA:
http://www.pharma-planta.org/aboutus.htm