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Du rythme dans la production florale chez les plantes

La production des fleurs dans le méristème des plantes est rythmée, dans l'espace et dans le temps, par deux champs inhibiteurs distincts de la signalisation hormonale. Ce résultat a été publié dans la revue Nature par une équipe internationale impliquant le laboratoire Reproduction et développement des plantes (CNRS/Inra/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1), le Laboratoire Joliot-Curie (CNRS/ENS Lyon), le Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (CNRS/CEA/Université Joseph Fourier), l'équipe projet Virtual Plants (Inria/Cirad/Inra) associée au laboratoire Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (Cirad/Inra/Montpellier SupAgro) et l'Université d'Helsinki en Finlande.

Comprendre comment un système biologique génère de nouvelles structures de façon rythmée est une question clé de la biologie moderne. Le méristème apical caulinaire des plantes est un système de choix pour l'étude de cette problématique. Ce tissu spécialisé produit en effet des fleurs de façon périodique et à des endroits bien déterminés selon un patron spatio-temporel appelé « phyllotaxie ».

La production de nouvelles fleurs est déclenchée par des concentrations élevées en auxine, la principale hormone des plantes. Il a également été suggéré qu'un transport actif de ce régulateur morphogénétique pouvait engendrer des concentrations hormonales plus faibles autour des fleurs naissantes, générant ainsi des champs inhibiteurs qui seraient nécessaires et suffisants pour contrôler la dynamique de la phyllotaxie dans le méristème.

L'équipe internationale encadrée par Teva Vernoux, chercheur CNRS au laboratoire Reproduction et développement des plantes, vient de montrer que si la distribution en auxine détermine effectivement avec précision le positionnement spatial des fleurs dans le méristème, un deuxième champ inhibiteur de la signalisation hormonale est impliqué dans le contrôle de la rythmicité de l'organogenèse. Ce deuxième champ est généré par le mouvement autour des fleurs de la protéine AHP6, une protéine inhibitrice de la signalisation d'une deuxième classe d'hormones, les cytokinines. Les champs de signalisation des cytokinines agissent alors comme un filtre empêchant que plusieurs fleurs ne se développent en même temps, facilitant ainsi leur production rythmique.

Ces résultats suggèrent un mécanisme original où la combinaison des informations fournies par deux champs régulant l'activité spatio-temporelle de molécules morphogénétiques permet d'optimiser la dynamique d'un système développemental et par conséquence l'architecture de l'organisme.

Figure : Champs inhibiteurs de la signalisation des cytokinines au sein d'un méristème.
© RDP, Fabrice Besnard, Teva Vernoux

Références :

  • Cytokinin signalling inhibitory fields provide robustness to phyllotaxis, Fabrice Besnard, Yassin Refahi, Valérie Morin, Benjamin Marteaux, Géraldine Brunoud, Pierre Chambrier, Frédérique Rozier, Vincent Mirabet, Jonathan Legrand, Stéphanie Lainé, Emmanuel Thévenon, Etienne Farcot, Coralie Cellier, Pradeep Das, Anthony Bishopp, Renaud Dumas, François Parcy, Ykä Helariutta, Arezki Boudaoud, Christophe Godin, Jan Traas, Yann Guédon, Teva Vernoux, Nature (2013), doi: 10.1038/nature12791

Contacts :

  • Teva Vernoux
    Reproduction et développement des plantes (RDP)
    UMR5667 CNRS/Inra/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1
    Ecole Normale Supérieure de Lyon –Bâtiment LR5
    46 Allée d'Italie
    69364 Lyon Cedex 07