Face aux fluctuations parfois brutales de leur environnement, les plantes ont adopté différentes stratégies de résistance. L'une d'elles repose-t-elle sur une petite molécule, la guanosine tétraphosphate (ppGpp), connue pour jouer un rôle majeur dans l'adaptation des bactéries à des changements de leur environnement ?
Chez les plantes, la ppGpp est présente dans les chloroplastes, siège de la photosynthèse qui convertit l'énergie lumineuse du soleil en énergie chimique, comme par exemple des sucres. Or des indices laissaient penser depuis longtemps que la ppGpp pouvait être impliquée dans la résistance des plantes à un déficit en azote, un élément indispensable à leur croissance.
Pour en savoir plus, des chercheurs du BIAM et leurs collaborateurs ont étudié des mutants d'une plante modèle (Arabidopsis thaliana), présentant un déficit de production de ppGpp. Lorsque ces mutants sont cultivés dans un milieu pauvre en azote, les plantules souffrent de dommages oxydatifs allant jusqu'à la mort cellulaire.
Une série d'expériences biochimiques, moléculaires et génétiques a permis aux chercheurs de démontrer que la ppGpp est bien nécessaire pour réduire l'activité de la photosynthèse et l'expression des gènes chloroplastiques. « La production de ppGpp est essentielle pour la survie des plantes souffrant d'une carence en azote et peut-être aussi dans le cas d'autres changements soudains de leur environnement », souligne Shanna Romand, doctorante au BIAM.
En particulier, le changement climatique et ses impacts sur les productions agricoles suscitent une inquiétude croissante. Est-il possible de favoriser l'adaptation des cultures à de nouvelles conditions climatiques ?
« Oui, et c'est pourquoi il est vital de mieux comprendre les biomécaniques développées par les plantes, répond Benjamin Field, chercheur au BIAM. L'ensemble des recherches telles que les nôtres permettra d'élaborer des stratégies efficaces pour aider les plantes cultivées à entrer en résilience, à être plus tolérantes aux aléas et moins dépendantes à des apports importants en nutriments. Maintenant que nous comprenons l'importance de la ppGpp, la prochaine étape consistera à utiliser ces connaissances pour favoriser la résilience des cultures. »