Biologie végétale : fonction de défense

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Biologie végétale : fonction de défense

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Thème(s) Scientifique(s) 1er degré

Thème(s) Scientifique(s) 2nd degré

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Les plantes ont su, au cours de leur évolution, s'équiper de tout un arsenal leur permettant de se défendre contre les pathogènes environnants.

Ces protéines qui protègent les plantes

Des scientifiques de l'Institut de recherche de la cellule végétale et de l'université du Winsconsin ont récemment démontré que le haricot sauvage présentait une grande résistance aux attaques par deux espèces de charançons contrairement au haricot cultivé. Cette haute résistance des haricots sauvages aux charançons est conférée par la présence dune protéine, l'arceline. Le but des récents travaux de ces scientifiques a donc été de transférer le matériel génétique des haricots sauvages codant pour cette protéine aux haricots cultivés. Les haricots cultivés, ainsi modifiés génétiquement, présentent dès lors une haute résistance aux attaques par les charançons. Par ailleurs, des tests préliminaires effectués chez des rats ont démontré que cette protéine n'était pas toxique pour l'alimentation de l'Homme.

Les plantes ont su, au cours de leur évolution, s'équiper de tout un arsenal leur permettant de se défendre contre les pathogènes environnants. En cas de stress d'ordre physique, chimique ou biologique, les plantes synthétisent un certain nombre de protéines regroupées sous le nom générique de "Pathogenesis-Related" ou PR. Ces protéines peuvent protéger les plantes contre les champignons pathogènes. À posteriori, la découverte de ces protéines permet de comprendre la résistance de certaines feuilles de tabac au virus de la mosaïque du tabac constatée en 1961. Suite à l'attaque par ce virus, les feuilles de tabac seraient capables de déclencher une série de réactions conduisant à la synthèse dune vingtaine de protéines PR (La recherche, 1994, volume 125, page 335).

Amélioration génétique

En vue d'améliorer la résistance des plantes à tout type d'attaque, les scientifiques des biotechnologies végétales étudient le moyen de stimuler les réactions de défense présentes chez certains végétaux et de transférer les protéines dune plante résistante à des plantes non résistantes. Les biotechnologies végétales améliorent également le rendement des plantes à des fins économiques.

Les plantes à l'attaque 

Pascale, que croyez vous qu'il puisse arriver si, dans un moment de distraction ou dans un état avancé de manque, un maniaque en arrive à mordre vigoureusement dans les feuilles d'un plant de tabac sur pied ?

Il parait que les plantes agressées une première fois par un lapin ou par une chenille en conservent le souvenir et qu'elles se préparent dans leur fort intérieur chimique de façon à être capables de réagir vite la prochaine fois. Elles cultivent donc la rancune...

Par quel mécanisme une plante peut-elle se défendre ?

Beaucoup produisent des substances capables de tuer ou d'incommoder leur agresseur. Ces produits chimiques sont principalement des phénols, des terpènes, et des alcaloïdes. Mais la production ne démarre qu'en cas d'agression et la synthèse prend un certain temps, si bien que dans l'intervalle, on a le temps de se faire bouffer avant que les armées chimiques de secours arrivent aux feuilles. Les plantes sont parfois altruistes : un arbre attaqué sonne le clairon d'alarme pour ses congénères en émettant de l'éthylène, gaz messager, qui conseille aux autres de commencer à préparer les défenses ....

Et alors, comment une plante peut-elle mobiliser ses défenses plus vite ?

A la première morsure, elle est surprise, mais à la seconde occasion, déjà la réaction est plus rapide. Ces dernières années, le mécanisme a été identifié. Une substance dérivée de l'acide jasmonique est produite au point d'attaque dans les cinq minutes, c'est un messager moléculaire qui va diffuser en quelques heures dans la plante jusqu'aux zones, comme les racines, qui sont capables de déclencher la synthèse du poison anti-agresseur qui va à son tour remonter jusqu'au point d'attaque, mais cela peut prendre une dizaine d'heures. Par exemple dans le cas du tabac, le poison est la nicotine dont la concentration augmente dans les feuilles jusqu'à éventuellement des teneurs considérables, surtout parait-il si l'attaquant est un mammifère !

Mais que déduit-on de la connaissance de ce processus ?

On peut accélérer la mise en défense autonome des plantes en excitant à l'avance les racines avec de l'acide jasmonique. C'est un peu cher, car pour le moment le produit naturel vaut 276 francs le milligramme.

Est-ce que c'est le meilleur pour l'environnement que l'emploi des insecticides ?

C'est un coup de pouce donné à la nature. Mais le génie génétique a aussi des propositions à faire pour nous débarrasser des insecticides. Les chimistes de Monsanto, une grosse société américaine, proposent de greffer sur le génome des plantes à défendre un gène de champignon responsable des ordres pour le fabrication d'une protéine, une enzyme susceptible d'oxyder le cholestérol, et qui est un puissant insecticide car elle s'attaque aux entrailles des insectes. La chose est essayée sur le tabac justement et du coup, celui-ci tue sur place, et tout de suite, le prédateur.

Cette substance est donc un insecticide naturel, il y en a d'autres ?

Oui, on fabrique déjà des variétés de plantes commerciales, comme le coton, munies d'un gène emprunté à une bactérie et qui commande la synthèse de protéines qui tuent certaines espèces de chenilles et d'insectes. En combinant le gène de la bactérie et celui du champignon, on devrait fabriquer des plantes super-résistantes, ce qui mettra peut-être le messager naturel du malheur, l'acide jasmonique, au chômage !

Avez-vous des nouvelles plus poétiques des champs et des bois ?

Oui ! Dans le même numéro de la revue anglaise New Scientist où j'ai découvert les informations précédentes, on annonce aussi qu'une équipe allemande de l'Université Libre de Berlin vient de démontrer que, mais oui, nos amies les abeilles savent compter ! Il parait que c'est comme ça qu'elles retrouvent leur chemin : en comptant les arbres ou les buissons sur la route comme le Petit Poucet ses cailloux. Le monde animal et végétal, Pascale, nous réserve tous les jours des surprises !

 

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