Bien que la pluie soit essentielle à la survie des plantes, elle contient également des bactéries et d'autres agents pathogènes qui peuvent leur nuire. Alors, comment les plantes se protègent-elles de cette menace ?

Une étude récente menée par des chercheurs et des collègues de l'Université de Nagoya a révélé que lorsque les plantes sont exposées à la pluie, des structures ressemblant à des cheveux à la surface des feuilles, appelées trichomes, reconnaissent cette pluie comme un facteur de risque de maladie et activent leur système immunitaire pour prévenir les infections. Ces résultats, publiés dans la revue Nature Communications , pourrait contribuer au développement de méthodes pour protéger les plantes contre les maladies infectieuses causées par la pluie.

Les plantes ont leur propre système immunitaire, tout comme les humains et les autres organismes multicellulaires. Lorsque les plantes détectent des agents pathogènes, elles expriment des gènes liés au système immunitaire pour éviter d'être infectées. Les gouttes de pluie contiennent des agents pathogènes, tels que des bactéries, des champignons filamenteux et des virus, et peuvent donc provoquer des maladies chez les plantes. Dans cet esprit, les chercheurs ont émis l'hypothèse que les plantes pourraient reconnaître la pluie comme un facteur de risque de maladie et réagir pour se protéger de ce risque d'une manière ou d'une autre.

Pour découvrir comment les plantes réagissent à la pluie, une équipe de recherche dirigée par le professeur Yasuomi Tada et le professeur adjoint Mika Nomoto de l'Université de Nagoya a mené une étude en utilisant des semis d'Arabidopsis thaliana. L'équipe a commencé par effectuer des analyses de séquençage d'ARN pour examiner quels gènes sont exprimés dans les feuilles lorsqu'elles sont exposées à la pluie. Ils ont découvert que plusieurs gènes majeurs liés au système immunitaire sont exprimés en réponse à la pluie et que ces gènes sont régulés par des gènes immunosuppresseurs appelés CAMTA (calmodulin-binding transcription activators).

Étant donné que les CAMTA sont contrôlés par des ions calcium (Ca ²⁺ ), l'équipe a émis l'hypothèse que la pluie sert à augmenter Ca ²⁺ concentrations dans les cellules. Ainsi, ils ont étudié comment Ca ²⁺ les niveaux dans les feuilles d'Arabidopsis changent en réponse à la pluie en introduisant GCaMP3 -un gène qui émet une fluorescence verte lorsqu'il est lié à Ca ²⁺ —dans les feuilles. Ils ont constaté que lorsque les feuilles étaient exposées à la pluie, Ca ²⁺ les niveaux autour des trichomes à la surface des feuilles ont augmenté.

Le résultat suggère que les trichomes perçoivent la pluie comme un facteur de risque et induisent des ondes de calcium (transmission d'augmentations localisées de Ca ²⁺ à les zones environnantes) à travers la feuille pour inactiver l'immunosuppresseur CAMTA et ainsi activer les gènes liés au système immunitaire. Pour le confirmer, ils ont ensuite mené des expériences de la même manière en utilisant des mutants d'Arabidopsis dépourvus de trichomes, et les résultats ont montré que la propagation des ondes calciques était compromise chez les mutants.

"D'après ces résultats, nous avons confirmé que les trichomes jouent un rôle dans la détection de la pluie en tant que facteur de risque et dans l'activation des réponses immunitaires", explique le professeur Tada. "Nos découvertes suggèrent que nous pourrions être en mesure d'améliorer artificiellement les capacités de défense des plantes contre les maladies à tout moment et pour n'importe quelle durée. Grâce à cette technologie, nous pourrions permettre d'activer les réponses immunitaires des cultures lorsque les conditions environnementales sont suffisamment difficiles pour peut causer des maladies chez les plantes, ce qui pourrait entraîner des rendements de cultures stables."

L'article " Les cellules trichomes mécanosensorielles évoquent une réponse immunitaire induite par des stimuli mécaniques chez Arabidopsis thaliana " a été publié en ligne dans la revue Nature Communications le 8 mars 2022.