Qu’est-ce que les œufs de grenouille ont en commun avec les crèmes anti-âge ? Leur succès dépend d’un groupe de composés chimiques appelés rétinoïdes, qui sont capables de générer et de régénérer les tissus.
Une nouvelle étude chez les plantes montre que les capacités de génération de tissus des rétinoïdes sont également responsables du développement approprié des racines.
Si vous avez déjà planté une graine de radis, vous savez que la première chose qu’elle fait est de développer une longue racine verticale. Donnez-lui un peu plus de temps et il obtiendra des racines plus petites perpendiculaires à la tige de la plante. Au fil du temps, ces racines latérales se ramifient à plusieurs reprises et s’étalent, formant une toile qui stabilise et nourrit la plante.
Ces racines latérales ne jaillissent pas au hasard. Ils apparaissent puis se ramifient à intervalles réguliers le long d’un axe principal, suivant un rythme. Ce qui régule et détermine leur développement et leur rythme n’était pas connu jusqu’à présent.
Dans une nouvelle étude publiée le 26 août dans la revue Science, une équipe de recherche dirigée par Alexandra Dickinson, professeure adjointe à l’Université de Californie à San Diego, et Philip Benfey, professeur distingué Paul Kramer de biologie à l’Université Duke, identifie le composé qui joue un rôle clé dans le déclenchement du développement des racines latérales des plantes.
L’équipe de recherche avait un bon suspect : la rétine, un type de rétinoïde, semblait faire l’affaire.
Chez l’homme, ainsi que chez tous les animaux vertébrés, transformer un œuf fécondé en un embryon avec un petit cœur battant nécessite que les cellules souches se différencient, se spécialisent et génèrent des tissus spécifiques, tels que des os, des vaisseaux sanguins et un système nerveux. Ce processus est déclenché et régulé par la rétine. Les animaux ne peuvent pas produire leur propre rétine, cependant, ils doivent l’ingérer à partir de plantes ou d’animaux qui mangent des plantes.
« Nous savons que les plantes ont la capacité de produire ce composé, qu’il est très important pour le développement animal, et il était donc très tentant de vérifier son rôle dans le développement des plantes également », a déclaré Dickinson, qui a dirigé cette étude dans le cadre de sa recherche postdoctorale. chez Duc.
Pour que les plantes utilisent la rétine à bon escient, les molécules rétiniennes doivent former une équipe avec une protéine à l’intérieur de la cellule végétale, dans un processus appelé liaison aux protéines.
Pour tester si la rétine était effectivement à l’origine du développement latéral des racines, Dickinson et son équipe ont traité les semis avec un colorant qui brille lorsque la rétine est liée par une protéine à l’intérieur d’une cellule. Au fur et à mesure que la plantule grandissait, des points brillants apparaissaient près de l’extrémité de la racine principale. Peu de temps après, une racine latérale se développerait à partir de ces points lumineux.
Le processus s’est répété à intervalles réguliers au fur et à mesure que la plantule se développait, montrant que la croissance d’une racine latérale était précédée d’un pic de liaison rétinienne.
Pour confirmer leurs découvertes, l’équipe a appliqué du rétinal directement sur la racine primaire des plantes. Les plantules qui ont reçu un booster rétinien ont développé plus de racines latérales que la normale.
Pour être plus sûr, l’équipe a appliqué un composé qui rendait les plantes incapables de produire de la rétine et a constaté que ces semis produisaient très peu de racines latérales.
Ils ont ensuite appliqué du rétinal directement sur la racine primaire de ces plantules et, bien sûr, des racines latérales ont commencé à se développer là où le rétinal avait été appliqué.
« Toutes les manières dont nous avons examiné cette question sont revenues très positives », a déclaré Benfey.
« Si un embryon est privé de rétine pendant son développement, il aura des défauts de développement », a déclaré Benfey. « C’est étonnamment analogue à ce qui se passe avec les plantes et leurs racines latérales. »
Et les similitudes ne s’arrêtent pas là : les cellules d’un embryon animal s’appuient sur des protéines spéciales pour extraire la rétine de leur environnement. Les plantes produisent leurs propres rétinoïdes, mais elles ont encore besoin de protéines spéciales pour les lier et activer les processus de développement.
L’équipe de recherche a découvert que la protéine que les plantes utilisent pour lier la rétine est un sosie de celle trouvée dans les cellules animales. Ils sont différents, mais ont une structure et une forme similaires.
« C’est assez excitant d’avoir trouvé à la fois le signal qui déclenche le développement des racines et la protéine qui le lie », a déclaré Benfey.
Les plantes et les animaux vertébrés sont des organismes très différents, dont les chemins évolutifs se sont séparés il y a plus de 1 500 millions d’années. Découvrir que les deux utilisent des composés chimiques étroitement liés pour générer de nouveaux tissus au cours de leur développement est un exemple de la nature atteignant indépendamment des solutions similaires à des problèmes similaires dans deux organismes très différents, un phénomène appelé « évolution convergente ».
Les rétinoïdes ont de multiples utilisations médicales, de la crème contre l’acné au traitement du cancer. Découvrir les manières exactes dont ils régulent le développement des tissus racinaires des plantes ouvre une toute nouvelle série de portes.
« Nous avons trouvé une nouvelle voie qui donne des informations aux cellules et les convainc de construire un nouvel organe au lieu de faire le travail qui leur a été initialement assigné », a déclaré Dickinson. « Alors peut-être que nous pouvons prendre quelque chose des plantes et l’utiliser pour mieux comprendre ce qui se passe chez les humains. »
Ce travail a été soutenu par le Howard Hughes Medical Institute et les National Institutes of Health des États-Unis (subvention MIRA 1R35GM131725), par une bourse postdoctorale Arnold et Mabel Beckman à Alexandra Dickinson. La recherche de José R. Dinneny a été financée en partie par une bourse d’études du Howard Hughes Medical Institute et de la Simons Foundation. Michael Luciano et Martin Schnermann sont soutenus par le programme de recherche intra-muros des National Institutes of Health (NIH), le National Cancer Institute et le Center for Cancer Research.
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