Comment lutter contre les dégâts de la sécheresse ? En ce qui concerne les plantes, des scientifiques ont trouvé un élément de réponse. En manipulant les protéines responsables du mécanisme mis en action en cas de sécheresse, ils sont parvenus à l'activer à long terme. Ce qui permettrait aux plantes de survivre pendant les pénuries d'eau.
Les végétaux sont tous dépendants de l’eau. Le manque d’eau peut ainsi poser de nombreux problèmes alimentaires ou socioéconomiques. À moins que la science ne trouve la parade. Et il se pourrait bien qu’elle soit sur la bonne voie : un groupe de chercheurs de l’université de Riverside en Californie a découvert un moyen de préparer la plante à une période de sécheresse.
Il y a quelques années, l’équipe de Sean Cutler avait déjà mis en évidence les mécanismes de réponses d'un végétal – en l’occurrence Arabidopsis, le modèle équivalent de la drosophile chez les chercheurs en biologie végétale – à un stress hydrique. Deux protagonistes sont à l’origine d’une cascade de réactions : il s’agit de l’acide abscissique (ABA), une hormone de stress, et du PYR1, le récepteur de cette hormone.
Une cascade de réactions contre le manque d'eau
Schématiquement, lorsque la plante s'adapte à une période de sécheresse, l’ABA est sécrété et fixé à son récepteur, déclenchant les réactions en chaîne permettant de lutter contre le manque d'eau. Parmi elles, la fermeture des stomates qui limite la perte d’eau au niveau des feuilles, l’arrêt de la croissance, etc.
La prouesse des scientifiques a consisté à mettre au point un récepteur PYR1 modifié qui permet de fixer durablement l'ABA et donc de le garder activé pendant une période plus longue que la normale. De cette façon, la plante est capable de résister à une période de sécheresse prolongée.
Pour arriver à ce résultat (publié dans Pnas) il a fallu s’armer de patience. Les chercheurs ont identifié les zones du récepteur – une protéine – qui étaient les plus susceptibles d’avoir de l’influence sur la qualité du lien avec l’hormone. Ce sont ainsi 39 zones qui ont été isolées, pour lesquelles ils ont testé toutes les mutations d’acides aminés possibles ; une méthode de biologie moléculaire qu’on appelle mutagenèse saturante. Ainsi 741 modèles de récepteurs ont été créés puis testés.
Plus de 740 récepteurs testés
Si aucun de ces modèles n’est vraiment efficace séparément, une combinaison de plusieurs d’entre eux (3 ou 4) permet de parvenir à l’effet escompté, à savoir une mise en action des mécanismes de stress hydrique.
Champ de maïs luttant contre la sécheresse, en Afrique. © Giro555, Flickr, cc by sa 2.0
Il est assez facile d’imaginer les problèmes qu’une telle invention pourrait résoudre si les scientifiques parvenaient à l'appliquer in vivo. En juillet, une sécheresse d’une intensité rare avait provoqué une famine catastrophique dans la Corne d’Afrique. Les plantes de la région déjà bien sèche, n’avaient pas survécu à un tel stress hydrique.
Inutile d'arroser ses plantes ?
Plus généralement, les agriculteurs sont chaque année à la merci des indélicatesses et de l’irrégularité du climat. La mise au point de végétaux résistants au manque d'eau, aussi incroyable que celui puisse paraître, serait salvateur.
D’un point de vue éthique, ou même logique, certains considéreront néanmoins qu’il serait préférable de lutter contre le dérèglement climatique, ou bien de se contenter de cultiver des plantes dans des régions auxquelles elles sont adaptées. Le maïs par exemple, une plante gourmande en eau, est cultivé dans toutes les régions du monde...
Par Bruno Scala, Futura-Sciences
Il y a quelques années, l’équipe de Sean Cutler avait déjà mis en évidence les mécanismes de réponses d'un végétal – en l’occurrence Arabidopsis, le modèle équivalent de la drosophile chez les chercheurs en biologie végétale – à un stress hydrique. Deux protagonistes sont à l’origine d’une cascade de réactions : il s’agit de l’acide abscissique (ABA), une hormone de stress, et du PYR1, le récepteur de cette hormone.
Une cascade de réactions contre le manque d'eau
Schématiquement, lorsque la plante s'adapte à une période de sécheresse, l’ABA est sécrété et fixé à son récepteur, déclenchant les réactions en chaîne permettant de lutter contre le manque d'eau. Parmi elles, la fermeture des stomates qui limite la perte d’eau au niveau des feuilles, l’arrêt de la croissance, etc.
La prouesse des scientifiques a consisté à mettre au point un récepteur PYR1 modifié qui permet de fixer durablement l'ABA et donc de le garder activé pendant une période plus longue que la normale. De cette façon, la plante est capable de résister à une période de sécheresse prolongée.
Pour arriver à ce résultat (publié dans Pnas) il a fallu s’armer de patience. Les chercheurs ont identifié les zones du récepteur – une protéine – qui étaient les plus susceptibles d’avoir de l’influence sur la qualité du lien avec l’hormone. Ce sont ainsi 39 zones qui ont été isolées, pour lesquelles ils ont testé toutes les mutations d’acides aminés possibles ; une méthode de biologie moléculaire qu’on appelle mutagenèse saturante. Ainsi 741 modèles de récepteurs ont été créés puis testés.
Plus de 740 récepteurs testés
Si aucun de ces modèles n’est vraiment efficace séparément, une combinaison de plusieurs d’entre eux (3 ou 4) permet de parvenir à l’effet escompté, à savoir une mise en action des mécanismes de stress hydrique.
Champ de maïs luttant contre la sécheresse, en Afrique. © Giro555, Flickr, cc by sa 2.0
Il est assez facile d’imaginer les problèmes qu’une telle invention pourrait résoudre si les scientifiques parvenaient à l'appliquer in vivo. En juillet, une sécheresse d’une intensité rare avait provoqué une famine catastrophique dans la Corne d’Afrique. Les plantes de la région déjà bien sèche, n’avaient pas survécu à un tel stress hydrique.
Inutile d'arroser ses plantes ?
Plus généralement, les agriculteurs sont chaque année à la merci des indélicatesses et de l’irrégularité du climat. La mise au point de végétaux résistants au manque d'eau, aussi incroyable que celui puisse paraître, serait salvateur.
D’un point de vue éthique, ou même logique, certains considéreront néanmoins qu’il serait préférable de lutter contre le dérèglement climatique, ou bien de se contenter de cultiver des plantes dans des régions auxquelles elles sont adaptées. Le maïs par exemple, une plante gourmande en eau, est cultivé dans toutes les régions du monde...
Par Bruno Scala, Futura-Sciences
