Dans la nature, chaque espèce doit être dotée d'une stratégie pour pouvoir survivre face au danger. Les plantes ont également des systèmes innés qui se déclenchent en réponse à une menace particulière, comme les insectes qui s'en nourrissent. Par exemple, certaines plantes détectent des «signaux de danger dérivés des herbivores» (HDS), qui sont des produits chimiques spécifiques dans les sécrétions orales d'insectes. Cela déclenche une cascade d'événements dans les mécanismes de défense de la plante, ce qui conduit la plante à développer une «résistance» (ou une «immunité» contre) le prédateur. Mais malgré des décennies de recherche, la façon dont les plantes reconnaissent ces signaux est restée un peu mystérieuse.
Dans une nouvelle étude publiée dans Biologie des communications, une équipe de recherche de l'Université des sciences de Tokyo, de l'Université Ehime, de l'Université d'Okayama, de l'Université de Tokyo et du Centre de recherche en biotechnologie Iwate, dirigée par le professeur Gen-ichiro Arimura, tente de faire la lumière sur le fonctionnement exact des systèmes HDS des plantes. Ils ont choisi d'étudier les protéines membranaires appelées «kinases de type récepteur» (RLK), qui se trouvent dans les feuilles de soja. Ils ont basé leur étude sur des preuves antérieures de plantes comme Arabidopsis, le tabac et le niébé, dans lesquelles les RLK jouent un rôle majeur dans les systèmes HDS.
Les scientifiques tentent de comprendre le mécanisme moléculaire de la résistance des plantes depuis des années, mais les «capteurs» impliqués dans la reconnaissance des insectes nuisibles par les plantes ne sont toujours pas connus. Ainsi, nous voulions avoir une compréhension détaillée de ces mécanismes.«
Prof Gen-ichiro Arimura, Université de Tokyo
Pour commencer, les scientifiques se sont concentrés sur les gènes RLK de soja qui étaient structurellement et fonctionnellement similaires à un gène RLK, qui est connu pour déclencher une réaction de danger en reconnaissant les « oligosaccharides » (petites molécules de glucides) lors d'une attaque de pathogène. Ils ont émis l'hypothèse qu'en raison de ces similitudes, les gènes du soja pourraient également présenter un mécanisme similaire à celui observé dans la résistance aux agents pathogènes. Ils ont trouvé 15 de ces gènes par analyse génétique. Ensuite, les scientifiques ont généré 15 types de plantes Arabidopsis, chaque plante exprimant uniquement un seul des 15 gènes de soja individuels. Quand ils ont testé ces plantes en utilisant des sécrétions orales du ravageur, ils ont découvert des gènes pour deux nouveaux RLK qui ont montré une réponse de défense spécifique aux sécrétions orales, appelées GmHAK1 et GmHAK2. Ces résultats étaient sans précédent: le rôle de ces RLK dans les systèmes HDS de soja n'avait jamais été révélé auparavant. De plus, lorsque les scientifiques ont approfondi le mécanisme de ces facteurs régulateurs chez Arabidopsis, ils ont trouvé deux protéines, un homologue HAK et PBL27 (qui jouent un rôle dans la signalisation intracellulaire), à être impliquées dans cette voie. En conséquence, cela a confirmé ce que les scientifiques avaient initialement prévu – le soja et Arabidopsis possèdent des mécanismes similaires de «réponse au danger».
En agriculture, il est crucial de développer des stratégies de lutte contre les ravageurs dans les plantes cultivées pour éviter de subir des pertes. Cette étude fait un grand pas dans cette direction en découvrant un important mécanisme cellulaire qui déclenche la réponse de défense des plantes. La manipulation de ce système cellulaire inné peut même aider les scientifiques à alimenter le développement de nouveaux produits agricoles, ce qui pourrait faciliter la vie des agriculteurs. Le professeur Arimura conclut: « Il a été difficile de trouver de nouvelles méthodes de lutte antiparasitaire qui soient efficaces et ne nuisent en rien à l'écosystème. Notre étude offre une solution potentielle à ce problème en découvrant les détails de la façon dont certaines plantes développent une résistance.«
La source:
Université des sciences de Tokyo
Référence de la revue:
Uemura, T., et al. (2020) Les kinases de type récepteur du soja et d'Arabidopsis répondent aux signaux polysaccharidiques des espèces de Spodoptera et assurent la médiation de la résistance aux herbivores. Biologie des communications. doi.org/10.1038/s42003-020-0959-4.
