A certaines doses, variables selon les plantes, le sel (chlorure de sodium
: NaCl) devient toxique.
Les plantes développent plusieurs stratégies pour limiter le
stress salin. Jusqu'à ce jour, on en connaissait essentiellement deux,
qu'on peut qualifier d' "exclusion" et d' "inclusion":
- "l'exclusion" : la plante empêche le sel de remonter jusqu'aux
feuilles. Une première barrière existe au niveau de l'endoderme,
couche interne de cellules de la racine. Cependant, cette barrière
peut être interrompue, en particulier lors de l'émergence des
ramifications de la racine. D'autres mécanismes limitent le passage
de sel des racines vers les feuilles mais les gènes qui les gouvernent
sont encore largement inconnus.
- "l'inclusion" : la plante capte le sel, qui parvient aux feuilles,
au même titre que l'eau, par le mouvement ascendant de la sève
dans les vaisseaux. A l'intérieur des cellules, le sel est alors stocké
dans les vacuoles grâce à des systèmes de "pompes"
moléculaires. Les vacuoles sont des compartiments fermés au
sein de la cellule. Le sel est ainsi isolé des constituants cellulaires
vitaux.
Les travaux des chercheurs de Montpellier mettent à jour un nouveau
type de mécanisme de résistance au sel, intermédiaire
entre les stratégies d'exclusion et d'inclusion : le sel parvient jusqu'aux
feuilles, mais il est aussitôt "re-pompé" et reconduit
par les vaisseaux vers les racines, qui peuvent le ré-excréter
à l'extérieur. Cette découverte, non seulement bouleverse
les schémas acquis, mais ouvre de nouvelles possibilités pour
améliorer la résistance des plantes au sel.
Les chercheurs ont travaillé sur Arabidopsis thaliana, petite
plante de la famille des moutardes, sans intérêt agronomique
mais choisie depuis une vingtaine d’années par la communauté
internationale comme modèle d’étude.
Pour identifier de nouveaux gènes impliqués dans la résistance
au sel, les chercheurs ont utilisé une collection de plantes mutées
par voie chimique. Parmi ces mutants, ils ont repéré ceux qui
sur-accumulent du sel dans les feuilles lorsqu’ils sont cultivés
en présence de sel. On peut en effet penser que chez ces plantes, la
mutation a altéré un gène dont la fonction est d’éviter
cette accumulation de sel.
C'est ainsi que les chercheurs ont isolé un nouveau gène.
Une étude de la fonction
de ce gène d'Arabidopsis a été réalisée.
Il s'agit d'un gène codant pour un transporteur de sodium, qui s'exprime
seulement dans le tissu vasculaire appelé phloème qui conduit
la sève élaborée des feuilles vers les racines. Lorsque
ce gène est muté, il ne produit plus normalement le transporteur
et on peut observer une accumulation de sodium dans les feuilles et une diminution
dans les racines. La plante mutante est beaucoup plus sensible au sel que
la plante normale et meurt rapidement en cas de stress salin. A l’inverse,
il est raisonnable de penser que l'on pourra renforcer la résistance
de la plante au sel en augmentant l’expression ce gène.
Environ 15% des terres cultivées
présentent un excès de sel. La pratique de l'irrigation dans
les régions chaudes, même avec de l'eau de qualité, se
traduit par une salinisation progressive des sols parce que le sel apporté
par l'eau s'accumule d'année en année. A l'échelle de
la planète, ce sont pas moins de 10 millions d'hectares de terres agricoles
qui sont abandonnés de ce fait chaque année. Dans certaines
régions, par exemple en Californie, Arizona, Espagne ou au Moyen-Orient,
ce problème devient crucial. Améliorer la résistance
des plantes cultivées au stress salin est donc un objectif majeur des
agronomes.
Les différentes voies explorées précédemment pour
ce faire concernent essentiellement les mécanismes que nous avons qualifiés
d' "inclusion". Dans certaines études, les auteurs ont essayé
de surexprimer chez la plante un système de pompage du sodium, isolé
chez la levure et permettant une meilleure séquestration du sodium
dans les vacuoles des cellules. D'autres programmes ont essayé de favoriser
la production dans les cellules de molécules protectrices contre les
effets déstructurants du sel.
Le mécanisme mis à jour ici offre de nouvelles perspectives.
Les résultats obtenus indiquent que, chez Arabidopsis, la
modification d'un seul gène affecte fortement la résistance
de la plante au sel. Ce gène présente des ressemblances avec
un gène de blé codant pour un transporteur sodium-potassium,
ce qui laisse présager une application pour les plantes cultivées.
1 Berthomieu P., Conéjéro G., Nublat A., Brackenbury
W.J., Lambert C., Savio C., Uozumi N., Oiki S., Yamada K., Cellier F., Gosti
F., Simonneau T., Essah P.A., Tester M., Very A-A, Sentenac H., Casse F. 2003.
Functional analysis of AtHKT1 in Arabidopsis shows that Na+ recirculation
by the phloem is crucial for salt tolerance. Embo Journal 22, 2004-2014
CONTACTS SCIENTIFIQUES
Hervé Sentenac, sentenac@ensam.inra.fr,
tél : 04 99 61 26 05
Pierre Berthomieu, berthom@ensam.inra.fr,
tél : 04 99 61 26 11
UMR Biochimie et physiologie moléculaire des plantes
(Unité mixte Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier
/Université/CNRS/ INRA)
|
Rechercher
:
