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On nous attaque: le système de défense des plantes vu de l’intérieur

by Frédéric Magné - published on

Quand les plantes sont attaquées, une alarme interne se met en marche en seulement quelques minutes et les systèmes de défense de la plante entrent en action. Pour la première fois, des chercheurs du laboratoire Reproduction et développement des plantes montrent, en temps réel, ce qui arrive quand les plantes repoussent les insectes, réagissent à des dégâts ou même à des infections par des pathogènes. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Communications, ouvrent la voie à la compréhension des réponses globales d’une plante au stress ou à des dégâts, un enjeu majeur pour l’agriculture du futur.
 

Les travaux du groupe de Teva Vernoux et de ses collègues des équipes de Malcolm Bennett de l’Université de Nottingham et de Laurent Laplaze de l’IRD à Montpellier, se sont concentrés sur un signal particulier, une hormone de la plante, l’acide jasmonique. Cette phytohormone fait partie du système d’alarme et de défense de la plante. L’acide jasmonique est libéré pendant l’attaque d’un insecte et contrôle la réponse à un endommagement mécanique. Des pathogènes peuvent aussi déclencher la production d’acide jasmonique. Il s’agit donc d’une molécule de défense générale.
Les chercheurs ont étudié ce mécanisme de défense en créant une protéine fluorescente spéciale - Jas9-Venus - qui est rapidement dégradée lorsque de l’acide jasmonique est produit. Ceci leur a permis de visualiser dans les plantes vivantes les niveaux de cette phytohormone. Lorsque sa présence augmente, le signal fluorescent est perdu.
En utilisant une lame de scalpel pour endommager une feuille, les chercheurs ont imité une attaque d’insecte. Grâce à la protéine fluorescente, ils ont pu voir comment les dégâts ont abouti rapidement à la propagation d’un signal dans la plante à une vitesse de plus d’un centimètre par minute, jusqu’aux pointes des racines. Une fois l’impulsion arrivée aux racines, de l’acide jasmonique est produit localement, amplifiant le signal de blessure et préparant les parties saines de la plante à une éventuelle attaque. L’acide jasmonique déclenche en effet la production de composés de défense tels que des inhibiteurs de protéase. Leur rôle est d’arrêter l’insecte de manger la plante en rendant ses protéines indigestes.
Le biosenseur Jas9-Venus permet ainsi de voir exactement où l’acide jasmonique est présent dans la plante et cela d’une façon quantifiable. Comme illustré par la réponse d’une feuille à la blessure, il peut être utilisé pour comprendre comment la plante coordonne une réponse de défense en suivant en temps réel la modification des niveaux d’acide jasmonique. Ceci ouvre la possibilité de comprendre la réponse d’une plante entière au stress ou à des dégâts, un enjeu majeur pour l’agriculture du futur.
Cette recherche a été en partie financée par l’Agence Nationale de la Recherche (France), par le Conseil de Recherche en biotechnologie et sciences biologiques (BBSRC, Royaume-Uni), la Fondation Agropolis (Montpellier) et la Région Languedoc-Roussillon.


Figure : Une chenille attaquant une feuille © IRD / Michel Jégu
 

 

Références

"A fluorescent hormone biosensor reveals the dynamics of jasmonate signalling in plants", Larrieu A, Champion A, Legrand J, Lavenus J, Mast D, Brunoud G, Oh J, Guyomarc’h S, Pizot M, Farmer EE, Turnbull C, Vernoux T, Bennett MJ, Laplaze L., Nature Communation. 2015 Jan 16

 

Contact chercheur

Teva Vernoux,
Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes
UMR5667 CNRS, INRA, ENS de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 Ecole Normale Supérieure de Lyon
46 Allée d’Italie
69364 Lyon CEDEX 07
Tél. : 04 72 72 86 04
Mél. : teva.vernoux@ens-lyon.fr