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Découverte d’un gène de « satiété » en azote chez les plantes

Une équipe de l’Inra à Montpellier, en collaboration avec des équipes du CNRS à Strasbourg et de l’Université de New-York, vient de faire une avancée importante dans la compréhension de la nutrition des plantes. Un gène permettrait d’ajuster le prélèvement de nitrate du sol par les racines en fonction du besoin en azote de la plante entière.

Mutant albinos type
Mis à jour le 12/02/2013
Publié le 10/11/2011

Pour assurer leur nutrition, les plantes prélèvent le nitrate du sol (NO3-), principale source d’azote des plantes herbacées, par les racines. Ce phénomène est rendu possible grâce à des transporteurs très efficaces qui permettent le passage du nitrate à travers les membranes des cellules de la périphérie de la racine. Toutefois comme la disponibilité du nitrate du sol est hétérogène et fluctuante dans le temps et dans l’espace, les plantes doivent constamment moduler cette capacité d’absorption afin de maintenir une entrée de nitrate conforme aux besoins de la plante. Ceci est rendu possible grâce un mécanisme, qualifié de « satiété » par analogie aux animaux, qui permet à la plante de réduire son absorption quand ses besoins en azote sont satisfaits.

Pour la première fois, les chercheurs de Montpellier ont identifié un gène (HNI9/IWS1) qui participe à ce mécanisme chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce gène code une protéine du noyau des cellules végétales dont la fonction était très mal connue jusqu'à présent. Ils ont montré que lorsque la plante est à satiété, cette protéine est responsable du dépôt de marques épigénétiques au niveau du gène du principal transporteur membranaire de nitrate de la racine. Ces marques ne modifient pas la séquence du gène, mais sont une sorte de modulateur de l’expression de ce gène qui réprimera la synthèse du transporteur. La quantité de transporteur étant en conséquence diminuée, l’absorption racinaire de nitrate sera également réduite.

Ces recherches originales ouvrent des pistes pour améliorer l’utilisation des engrais en agriculture. Le nitrate est en effet un des constituants principaux de ces engrais, dont une partie non prélevée par les cultures entraîne une pollution des eaux souterraines et de surface. La découverte des mécanismes naturellement mis en œuvre par les plantes pour ajuster l’acquisition de nitrate à la demande nutritionnelle de la plante est à ce titre importante. Une des perspectives à long terme est de rendre la plante capable d’accumuler l’azote même lorsque ses besoins nutritionnels immédiats sont satisfaits pour le remobiliser plus tard. Ceci pourrait améliorer l'utilisation du nitrate du sol par la plante et permettre de diminuer les apports d’engrais en agriculture.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Marc Lepetit (04 67 59 38 82) USC1342 LSTM Laboratoire Symbioses Tropicales et Méditerranéennes
Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Montpellier

Sources

Widiez T, El Kafafi ES, Girin T, Berr A, Ruffel S, Krouk G, Vayssières A, Shen WH, Coruzzi GM, Gojon A, Lepetit M (2011). “HIGH NITROGEN INSENSITIVE 9 (HNI9)-mediated systemic repression of root NO3? uptake is associated with changes in histone methylation”. 9 août 2011, PNAS, 108: 13329-13334, doi: 10.1073