Parfois, pour voir les racines, il faut lever les yeux.

Les racines sont normalement associées à des choses qui vivent sous terre, dans l'humidité et l'obscurité. Pensez aux navets, aux radis et aux ignames. Cependant, de nombreuses plantes font leurs racines au-dessus du sol. Le lierre utilise ses racines pour grimper sur les bâtiments et le puissant ficus les utilise pour soutenir ses grosses branches. Qu'est-ce qui fait que les plantes forment des racines au « mauvais endroit », pour ainsi dire ? Ce serait comme si nous, les humains, poussions des jambes de nos épaules.

Dans une étude publiée cette semaine dans la revue Science , le professeur Idan Efroni de l'Université hébraïque de Jérusalem (HU) et son équipe ont découvert le mécanisme caché qui permet aux racines aériennes de se produire. En décomposant la souche en cellules individuelles, l'équipe a identifié les cellules extrêmement rares qui, lorsque les conditions sont mûres, provoquent la croissance des racines dans l'air.

"Superficiellement, elles ressemblent à d'autres cellules végétales, c'est pourquoi elles ont échappé à la détection pendant si longtemps", a expliqué Efroni. "Nous avons utilisé de nouvelles techniques pour cribler de près des milliers de cellules, une par une. Nous savions qu'en trouvant les cellules capables de créer des racines, nous serions en mesure de rechercher l'"interrupteur" qui les active."

Les plantes fabriquent des racines à partir de petits organes appelés méristèmes. En examinant de près ces cellules uniques, le Dr Naama Gil-Yarom, chercheur associé au laboratoire de l'HU, a pu les attraper en train de fabriquer un méristème et identifier les gènes actifs au point de transition. Un gène en particulier s'est démarqué, et lorsque le doctorat HU. l'étudiant Moutasem Omary a utilisé CRISPR pour supprimer ce gène, les plantes ont perdu leur capacité à faire des racines aériennes.

Quand Efroni et son équipe ont étudié le génome, ils ont été surpris. Juste à côté du gène qui contrôlait la production de racines aériennes se trouvait un gène très similaire. "Nous l'avons reconnu immédiatement à partir d'études précédentes comme le gène qui contrôle la formation des racines souterraines", a déclaré Efroni, "je me souviens avoir pensé que nous venions de tomber sur le moyeu central qui contrôle la formation des racines." En effet, lorsque les chercheurs ont désactivé tous ces gènes, les plantes ne pouvaient plus du tout pousser de racines.

En retraçant l'évolution de ces gènes, l'équipe a découvert que de nombreuses cultures majeures, telles que les patates douces, les haricots, les tomates, le riz, le maïs et le blé, partagent ce double système de contrôle des racines. "La capacité de faire des racines aériennes est très avantageuse à l'usine », a expliqué Efroni. "Si les racines souterraines sont inondées ou endommagées, la plante peut développer des racines aériennes et survivre à l'assaut", a-t-il ajouté. Les plantes ont développé cette capacité très tôt et n'ont jamais oublié comment le faire.

Néanmoins, ce qui est utile dans la nature peut en fait devenir un inconvénient dans l'agriculture. De nombreuses plantes sont greffées, ce qui signifie qu'elles ont le système racinaire d'une plante et le système aérien d'une autre. Cela permet aux agriculteurs de cultiver des plantes résistantes aux maladies du sol. Cependant, si la partie supérieure du greffon développe une racine aérienne, cela contournera la résistance du sol et rendra tout l'effort de greffage inutile. Cependant, grâce à la découverte d'Efroni et de son équipe, nous savons quels gènes cibler et pouvons créer des plantes sans racines aériennes, ce qui rend la pratique du greffage d'autant plus efficace.

Pour l'avenir, le groupe prévoit de modifier le code ADN au niveau du cluster de contrôle des racines pour créer des systèmes racinaires aériens et souterrains personnalisés. Comme l'a conclu Efroni, "ici en Israël, pour tirer le meilleur parti de la terre dont nous disposons, nous devons optimiser la façon dont nos cultures vivrières poussent et utilisent les ressources. Faire cela est une tâche ardue et complexe, mais, étape par étape , nous y arrivons."