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Le mystère du signal de la floraison enfin élucidé

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Une équipe de scientifiques allemands et britanniques a découvert comment les plantes font en sorte que leurs fleurs se forment au bon moment et à la bonne place.

Arabidopsis thaliana Crédits : www.btny.purdue.edu/Faculty/Pruitt

Des scientifiques de l'Institut Max Planck de biologie du développement de Tübingen (Allemagne) et du Centre John Innes de Norwich (Royaume-Uni), ont trouvé comment une petite molécule qui se forme dans les feuilles est capable d'induire la formation de fleurs au point de végétation d'une plante. Comme les fleurs donnent à leur tour des fruits et des graines, y compris des graines de céréales, cette nouvelle connaissance pourrait trouver des applications importantes dans l'agriculture. Cette découverte a été rapportée dans la revue "Science".

La plupart des plantes produisent des fleurs à certaines périodes de l'année seulement. Les fleurs de cerisier qui annoncent le printemps en sont un exemple parmi d'autres. Les plantes peuvent utiliser plusieurs indices environnementaux pour choisir la saison adéquate pour leur floraison. Certaines plantes, comme les tulipes, ne fleurissent pas si elles ne sont pas exposées pendant plusieurs mois au froid hivernal, tandis que d'autres se basent sur l'augmentation de la durée du jour, annonciatrice de l'arrivée du printemps.

Les scientifiques savent depuis les années 30 que les plantes détectent la durée du jour grâce à leurs feuilles. Comme les fleurs se forment généralement à l'extrémité des branches, les chercheurs en avaient conclu qu'un signal déclenchant la floraison doit se transmettre des feuilles jusqu'à l'endroit où les fleurs vont se former. Malgré ces conclusions précoces, peu de progrès avaient été accomplis en matière de repérage d'une hypothétique substance, appelée "florigène", induisant la floraison.

Ces difficultés ont conduit de nombreux scientifiques à penser que le florigène pourrait ne pas être une entité unique, mais une combinaison complexe de molécules. Toutefois, les deux équipes ont identifié une molécule, appelée FT, qui possède toutes les caractéristiques d'un florigène. Le gène FT (site de floraison T) est activé dans les feuilles quelques heures après qu'un stimulant favorisant la floraison a été administré aux plantes, mais son produit, la protéine FT, agit au point de végétation de la plante pour activer le processus de floraison.

Les équipes ont étudié le gène FT sur la petite plante à moutarde Arabidopsis thaliana. Les chercheurs savaient que le FT est un puissant inducteur de la floraison, mais ignoraient comment il influence les gènes qui contrôlent la formation des fleurs. La véritable avancée s'est produite avec la découverte que la protéine FT est associée à une autre protéine: FD. La protéine FD, à son tour, influence directement les gènes qui transforment des groupes de cellules souches non spécialisées en bourgeons. La protéine FD qui, contrairement à la protéine FT, est produite à l'extrémité des branches, n'est active que lorsqu'elle est associée à la protéine FT.

Comme le gène FT est activé dans les feuilles alors que la protéine FT agit à distance sur l'extrémité des branches, les chercheurs en ont conclu que la petite protéine FT doit se déplacer d'un point à d'autres points, ce qui fait d'elle le meilleur candidat connu pour la mystérieuse molécule florigène. Reste à savoir si la FT se déplace directement sur tout le trajet des feuilles vers l'extrémité des branches, ou si un mécanisme relais est impliqué.

"Nous avons découvert le gène FT à la fin des années 90, mais nous sommes restés des années sans parvenir à comprendre comment cette petite protéine contrôle l'activité des gènes qui produisent les fleurs. Une fois que nous avons constaté que la protéine FT a besoin de la protéine FD, qui est présente au point de végétation d'une plante, les choses sont devenues claires, explique Detlef Weigel, directeur de l'Institut Max Planck de biologie du développement. Ce n'est que lorsque les protéines FT et FD associent leurs forces dans la même cellule qu'elles peuvent devenir actives".

"Le passage à la floraison est l'une des décisions les plus importantes que prennent les plantes. Elle doit être soigneusement contrôlée en fonction des saisons, précise Philip Wigge, du Centre John Innes. Par exemple, les plantes qui ont besoin d'être fécondées par du pollen d'autres membres de la même espèce, comme c'est le cas pour les cerisiers, doivent s'assurer qu'elles produisent des fleurs en même temps que leurs voisines. La nécessité de réunir deux composantes distinctes pour activer la floraison est un 'truc' très subtil. L'une détermine le bon moment de l'année et l'autre spécifie le bon endroit pour la formation des fleurs".

Cette découverte peut avoir des conséquences majeures pour la biologie des plantes, car les gènes FT et FD sont présents dans tout le règne végétal, y compris dans des plantes importantes comme le riz et le blé. Comme les plantes utilisent des informations environnementales pour déterminer le moment où elles vont fleurir, elles sont géographiquement limitées en termes de zones où elles peuvent croître. En dehors de leur zone normale, elles ne fleurissent souvent pas du tout, ou fleurissent trop tôt ou trop tard dans l'année. Un meilleur contrôle du processus de floraison devrait permettre de favoriser la culture de nouvelles variétés pouvant fleurir dans des zones où, normalement, elles ne fleuriraient pas au moment adéquat.