Pour la sixième année consécutive, l’Académie des sciences a invité six jeunes chercheurs en biologie, lauréats du prix AXA-Académie des sciences, à exposer leurs résultats de recherche publiés récemment dans les meilleures revues scientifiques internationales. Gabriel Krouk a présenté l’aboutissement de son travail de thèse réalisé à l’Inra de Montpellier, en présence de son directeur de recherche, Alain Gojon, responsable de l’équipe Intégration des fonctions nutritives dans la plante1.
Ces résultats, publiés en 2010 dans Developmental Cell, décrivent un mécanisme nouveau et original chez les végétaux qui explique comment une protéine, NRT1.1, détecte la présence d’un nutriment, le nitrate, et associe sa perception au contrôle hormonal du développement de la plante.
Tirer le meilleur parti du nitrate dans le sol
Les travaux de Gabriel Krouk ont porté sur un ion minéral majeur, le nitrate, principale source d’azote pour la nutrition des végétaux, présent dans le sol mais aussi souvent rare. Les racines se développent donc en permanence à la recherche des nouvelles zones riches en nitrate. Les travaux de Gabriel Krouk ont montré que la croissance racinaire était loin d’être aléatoire. Au contraire, elle est finement contrôlée par des mécanismes moléculaires qui informent sur la présence et la disponibilité de l’ion nitrate dans le sol.
Gabriel Krouk a étudié sur la plante modèle Arabidopsis thaliana l’un de ces mécanismes moléculaires. Il s’agit d’un système de perception spécifique qui fait entrer en jeu une protéine, NRT1.1 : cette protéine a la particularité d’être à la fois un transporteur membranaire en faisant entrer le nitrate dans les cellules racinaires et un détecteur de nitrate permettant de stimuler la croissance des racines là où l’ion nitrate est présent.
Ce qui confère à cette protéine son rôle unique, c’est qu’elle intervient également dans le transport d’une hormone végétale de croissance : l’auxine. Lorsque le nitrate est abondant dans le sol, NRT1.1 oriente le transport d’auxine afin que l’hormone s’accumule dans les racines, ce qui a pour conséquence d’accélérer leur croissance.
Des pistes pour la fertilisation
Ce travail ouvre des perspectives nouvelles pour l’amélioration de la nutrition des plantes et 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 la pollution des eaux souterraines et de surface. La découverte des mécanismes mis en œuvre naturellement par les plantes pour optimiser leur acquisition de nitrate pourrait aider à la sélection de variétés moins exigeantes en azote afin de réduire l’emploi d’engrais, et de mieux respecter l’environnement.
1Unité mixte de recherche Cnrs/Inra/Supagro-M/UM2, Montpellier, centre Inra de Montpellier.
EN SAVOIR PLUS :
> Le développement des plantes est guidé par des "détecteurs" de nitrate localisés dans leurs racines, fiche de Presse info, juillet 2010)
> En savoir plus sur les travaux de l’équipe Intégration des fonctions nutritives dans la plante entière
> Les grandes avancées françaises en biologie présentées par leurs auteurs : séance publique de l’Académie des sciences du 7 juin 2011. Programme, résumés (PDF) et vidéos.
Référence :
Nitrate-Regulated Auxin Transport by NRT1.1 Defines a Mechanism for Nutrient Sensing in Plants. Gabriel Krouk, Benoît Lacombe, Agnieszka Bielach, Francine Perrine-Walker, Katerina Malinska, Emmanuelle Mounier, Klara Hoyerova, Pascal Tillard, Sarah Leon, Karin Ljung et al. Developmental Cell. 2010 June 15;18(6) pp. 927 – 937. |
