Un nouveau mécanisme moléculaire a été découvert qui permet aux plantes de survivre au stress environnemental.

Des chercheurs de l'Institut d'Horticulture Subtropicale et Méditerranéenne « La Mayora » (IHSM-CSIC-UMA) ont identifié un mécanisme moléculaire utilisé par les plantes pour survivre à des conditions de stress continu. Publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), cette étude se concentre sur le trafic de protéines situées dans des nanodomaines spécifiques appelés sites de contact : de minuscules régions de la cellule végétale où la membrane externe (membrane plasmique) se rapproche du système de membrane interne appelé réticulum endoplasmique. Ces protéines agissent comme des ponts entre les deux membranes, servant d'autoroutes pour le transfert de molécules de signalisation que la plante utilise pour adapter sa physiologie à des conditions environnementales défavorables.

Dans la nature, les plantes prospèrent dans des conditions sous-optimales et sont confrontées à de multiples défis environnementaux tels que les variations de température diurnes et nocturnes, la pénurie d'eau, l'hétérogénéité des sols, les agents pathogènes microbiens, les herbivores, etc. Dans le contexte du changement climatique, où les conditions environnementales deviennent de plus en plus imprévisibles et extrêmes, l'identification des mécanismes de résilience naturels des plantes peut contribuer au développement de cultures capables de survivre et de prospérer. Cela garantit la sécurité alimentaire, protège les écosystèmes et soutient une agriculture durable dans un monde en rapide évolution.

Lorsqu'elles sont stressées, les plantes activent une multitude de réponses pour s'adapter à ces nouvelles conditions, comme la production de petites molécules lipidiques de signalisation dans la membrane plasmique qui entoure les cellules. Grâce à la génétique, aux techniques moléculaires, à la microscopie avancée et à l'analyse des lipides présents à différents endroits des cellules végétales et dans différentes circonstances, cette étude révèle comment ces petites molécules lipidiques sont transportées vers le réticulum endoplasmique. C'est dans ce réseau de membranes qu'après plusieurs réactions chimiques transformant leur structure, elles sont transportées vers la membrane plasmique. De plus, la recherche montre comment ce système de transport permet aux plantes de s'adapter à des conditions défavorables.

« Ces molécules sont essentielles à l'adaptation de la plante aux conditions climatiques défavorables, comme la fermeture des stomates pour éviter la perte d'eau ou la poursuite de la croissance racinaire pour trouver de l'eau à des profondeurs plus importantes. Le problème est que si les conditions sont défavorables, ces molécules s'épuisent. Ce recyclage empêche cela », explique Miguel A. Botella, chercheur à l'IHSM et responsable de l'étude.

La recherche a été réalisée en collaboration avec les chercheurs Selene García-Hernández, Vitor Amorim-Silva, José Moya-Cuevas, Jessica Pérez-Sancho et Noemí Ruiz-López de l'IHSM La Mayora (CSIC-UMA) ; Drs. Rafael Catalá et Julio Salinas du Centre de recherche biologique Margarita Salas (CIB-CSIC) ; Drs. Vedrana Marković et Yvon Jaillais de l'École Normale Supérieure de Lyon (ENS Lyon) ; et les Drs. Richard Haslam, Louise Michaelson et Johnathan Napier de Rothamsted Research au Royaume-Uni.

« Nos travaux nous permettent de comprendre comment ces petits nanodomaines entre deux membranes différentes fonctionnent comme des autoroutes qui permettent à la plante de reconstituer la membrane plasmique avec des molécules de signalisation », conclut Botella.