- De la gestion de l’énergie -
Des biologistes de l’UniGe explorent l’extraordinaire capacité d’adaptation des plantes dans Nature C’est dans la revue Nature de ce mois qu’une équipe de biologistes de l’Université de Genève dévoile la clé du mécanisme d'adaptation des plantes aux changements de lumière. En effet, non seulement les plantes utilisent l’énergie solaire pour la formation de sucres via l’appareil de photosynthèse, mais elles doivent également adapter cet appareil aux changements fréquents de leur environnement, notamment aux variations d’énergie lumineuse incidente. Après avoir identifié, il y a deux ans, la molécule-clé de ce processus pour les algues - la protéine kinase Stt7 -, l’équipe du prof. Jean-David Rochaix vient de réussir à mettre le doigt sur l’homologue de cette kinase (STN7) chez les plantes supérieures. Un petit exploit qui a été rendu possible grâce aux apports déterminants de la génétique ainsi qu’à la créativité scientifique des biologistes de l’UniGe. Contrairement aux êtres humains, les plantes ne se déplacent pas et doivent, dès lors, témoigner d’une formidable capacité d’adaptation aux conditions ambiantes. A ce titre, leurs mécanismes d'acclimatation aux modifications de luminosité sont des phénomènes complexes et encore mal connus des scientifiques. En effet, si les plantes se servent d’une part, par l’appareil de photosynthèse, de l’énergie solaire pour la formation de sucres nécessaires à leur croissance, elles doivent d’autre part constamment ajuster cet appareil aux changements réguliers de leur milieu, notamment aux variations d’énergie lumineuse environnante. Cela fait maintenant trente ans qu’un processus nommé «transitions d’état» a été reconnu comme l’une de ces réponses adaptatives. Il permet aux plantes de redistribuer l’énergie d’excitation lumineuse entre les deux centres réactionnels de l’appareil photosynthétique qui agissent en série afin de convertir cette énergie solaire en énergie chimique. Ces transitions d’état permettent ainsi d’optimiser le rendement photosynthétique dans un contexte changeant. Toutefois, les bases moléculaires et l’importance de ce processus n’étaient alors pas claires. Aujourd’hui, l’équipe du prof. Jean-David Rochaix, du Département de biologie moléculaire de l’Université de Genève, apporte une contribution déterminante à la compréhension de ces phénomènes. Les chercheurs genevois sont en effet parvenus à identifier l’une des molécules-clé de ce processus, une protéine kinase des plantes supérieures (STN7) qui est notamment requise pour ces transitions d’état. Alors qu’ils avaient déjà découvert ce rôle pour une kinase (Stt7) chez les algues, les scientifiques se sont tournés vers des lignées de plantes génétiquement modifiées afin de vérifier si une protéine homologue, en l’occurrence STN7, remplissait bien la même fonction chez les plantes supérieures. Ainsi, en exposant à un ensoleillement variable, d’un côté, une plante mutante dépourvue de la kinase STN7 et, de l’autre, une plante sauvage ordinaire, ils se sont aperçus que la seconde plante poussait bien mieux que celle déficiente dans la kinase. Ces observations, obtenues en collaboration avec le Dr. Gilles Peltier du Laboratoire d’écophysiologie de la photosynthèse de Cadarache, leur ont alors permis d’identifier le rôle fondamental de la protéine STN7 dans les transitions d’état ainsi que de montrer de quelle manière son absence affecte la croissance des plantes dans des conditions d’éclairement aléatoire. Publiés dans la revue Nature de ce mois, ces résultats participent d’un effort de recherche important centré sur la question de la gestion de l’énergie des plantes et leur extraordinaire capacité d’adaptation au climat.
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