Info : Une connaissance toujours plus fine des plantes

Les symétries remarquables que forme l’arrangement des organes des fleurs ou des axes végétaux fascinent l’homme depuis longtemps. Pour expliquer la très grande majorité des motifs observés dans le règne végétal, les scientifiques ont petit à petit élaboré un modèle aujourd’hui accepté comme le modèle standard de la phyllotaxie. Selon celui-ci, chaque organe émet un signal qui interdit à d’autres organes d’apparaître dans son voisinage immédiat. Ce simple mécanisme explique pourquoi les feuilles successives, branches ou autres organes latéraux sont distribués en spirales ou en couronnes autour d’un axe, et sont positionnés les uns par rapport aux autres le plus souvent selon un angle de 137,5 degrés. Par ailleurs, ce signal d’inhibition est dû à la consommation par chaque organe d’une hormone végétale, l’auxine, dont la concentration devient trop faible autour des organes en croissance pour permettre l’initiation d’autres organes.

En étudiant une plante mutante, une équipe du Laboratoire de reproduction et développement des plantes (CNRS/ENS Lyon/Inra/UCBL) a observé des perturbations de cet angle non compatibles avec le modèle standard. Ces perturbations qui ressemblaient essentiellement à du bruit contenaient toutefois des petits motifs remarquables. Pour analyser ces données de façon plus précise, les chercheurs ont fait appel à l’équipe Virtual Plants (Inria, Cirad, Inra) spécialisée dans la modélisation des plantes. Ensemble, ils ont développé une méthodologie d’analyse qui, appliquée à une grande quantité de mutants et de plantes sauvages, a révélé l’existence d’un ordre remarquable caché dans ces perturbations : 95 % semblaient dues à des permutations, parfois très intriquées, d’organes le long de la tige.

Grâce à la microscopie laser, les chercheurs ont ensuite montré que les organes ne sont en réalité pas permutés au moment de leur création mais qu’ils sont co-initiés, c’est-à-dire que plusieurs d’entre eux peuvent être initiés en même temps alors qu’habituellement, ils apparaissent à intervalles réguliers, les uns après les autres. Toutefois, la position angulaire des organes n’était, elle, pas affectée. Ce phénomène présent en faible proportion chez les plantes sauvages, est très prononcé chez les plantes mutantes. Les chercheurs ont alors pu montrer que le gène muté code en réalité une protéine qui stabilise, chez la plante sauvage, le temps d'apparition entre organes consécutifs. Chez le mutant, l'absence de cette protéine conduit à des co-initiations qui, après croissance, se traduisent une fois sur deux par des permutations d’organes. En révélant un nouveau mécanisme de régulation, ce travail approfondit notre compréhension de la façon dont les plantes produisent des structures aussi ordonnées.

Source : Cirad
Contact : Christophe Godin, Montpellier, France, christophe.godin ( AT ) cirad.fr

Liens utiles :

- Présentation de l'équipe Virtual Plant
- Article Nature : Cytokinin signalling inhibitory fields provide robustness to phyllotaxis
- A lire également : Modélisation et biologie, récit d'une collaboration à succès (site Inria)