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Olivier Michaud, premier auteur de l'étude parue dans PNAS, place des plantes d’Arabette des dames à l’intérieur d’une chambre munie d’un robot à balayage scanner. Ce dernier permet d’analyser le positionnement et la croissance des organes foliaires en temps réel et dans différentes conditions de lumière © Fabrice Ducrest

Eviter l’ombre pour s’assurer une place au soleil

Afin de garantir à leurs feuilles un accès optimal à la lumière, les plantes ont développé diverses stratégies au cours de l’évolution. L’équipe du Prof. Christian Fankhauser au Centre intégratif de génomique (CIG) de l’UNIL s’intéresse plus particulièrement aux mécanismes mis en place par l’Arabette des dames pour sortir de l’ombre. Ses résultats sont à découvrir dans l’édition du 26 juin 2017 de la revue «Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)».

La lutte acharnée pour la lumière qui règne au sein du monde végétal a engendré diverses stratégies d’adaptation, parmi lesquelles le syndrome dit de l’évitement de l’ombre (shade avoidance syndrome ou SAS en anglais). D’importants événements moléculaires, qui sont à l’origine de réponses SAS spécifiques, ont été identifiés. Toutefois, dans l’environnement naturel, la lumière est souvent hétérogène. Comment l’ombre qui affecte seulement une partie de la plante engendre-t-elle une réponse locale qui se limite aux parties ombragées? Cette question demeurait jusqu’à présent ouverte.

Seule la feuille qui perçoit l’ombre se déplace

Avec l’aide de son groupe, Christian Fankhauser, professeur ordinaire au CIG, s’est proposé d’adresser cette question dans une étude qu’il a dirigée et qui vient d’être publiée dans PNAS. Pour ce faire, des plantes modèles Arabidopsis thaliana, l’Arabette des dames, ont été placées à l’intérieur d’une chambre munie d’un système de caméras permettant l’analyse du positionnement et de la croissance des organes foliaires en temps réel et dans différentes conditions de lumière. «Nous avons ainsi pu démontrer qu’un changement de l’environnement lumineux à l’extrémité de la feuille déclenchait effectivement une réponse dont le périmètre se limitait à la feuille traitée», détaille le professeur. «C’est un phénomène bien connu par exemple chez les arbres, mais les mécanismes à la base de cette réponse locale demeuraient encore mal compris».

Un déplacement aussi bien vertical que latéral

En réponse à l’ombre de ses voisines, l’Arabette déplace ses feuilles vers le haut. Mais les chercheurs ont montré que cette réponse était très versatile, car elle permet également un déplacement latéral si l’ombre vient de côté.

Restait aux biologistes lausannois à élucider les mécanismes à l’origine de cette réponse à l’ombre locale et à comprendre comment le signal était transmis aux feuilles. «Grâce à des méthodes de génétique moléculaire et de biologie cellulaire, nous avons pu démontrer que l’ombre induit la production d’auxine localement dans le limbe. Cette phytohormone de croissance végétale, indispensable au développement de la plante, est ensuite transportée jusqu’au pétiole pour déclencher le mouvement», explique Olivier Michaud, assistant diplômé dans le groupe du Prof. Fankhauser et premier auteur de l’étude parue dans PNAS. «Dans le pétiole, nous observons une forte réponse à l’auxine dans le système vasculaire et nous avons montré que les cellules de la vasculature et de l’épiderme doivent répondre au signal déclenché par l’auxine afin de repositionner la feuille dans des conditions idéales.»

Les recherches des biologistes du CIG ont permis d’élucider un mécanisme permettant une réponse localisée de la plante en cas d’ombre partielle. «Chez de grandes plantes, les conditions environnementales peuvent être très différentes d’un endroit à l’autre du même individu. Comment l’organisme gère cette information reste mal compris; notre étude amène un premier élément de réponse», conclut Christian Fankhauser.

© Fabrice Ducrest

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