La fleur d'arbuste de printemps a des propriétés qui la font agir comme une plante commune dans les expériences. Crédit :Shutterstock, NTB
Toutes les formes de vie doivent s'adapter à l'environnement dans lequel elles vivent. Un réchauffement climatique peut entraîner des sécheresses plus fréquentes. Cela peut affecter la diversité biologique de la Terre.
Le climat a également un impact sur l'agriculture et toutes les plantes dont nous dépendons pour nous nourrir.
En savoir plus sur la façon dont les plantes s'adaptent à la sécheresse est donc important pour l'agriculture et pour le reste d'entre nous. Des chercheurs sont sur le cas à NTNU et dans d'autres institutions. Les résultats peuvent nous aider à cultiver des plantes plus résistantes à la sécheresse.
Deux facteurs affectent l'adaptation
"Deux facteurs clés influencent la capacité des plantes à résister au stress hydrique", explique Thorsten Hamann, professeur au département de biologie du NTNU.
Les parois cellulaires rigides qui entourent les cellules végétales leur donnent un soutien structurel et réduisent la perte d'eau lorsque les plantes sont exposées à la sécheresse. Le deuxième facteur est l'acide abscissique, une hormone qui régule l'adaptation à la sécheresse de toutes les plantes terrestres.
"Bien que les parois cellulaires des plantes et l'acide abscissique soient essentiels à la vie végétale, nous en savons très peu sur les processus activant la production d'acide abscisique et régulant la rigidité de la paroi cellulaire", déclare Hamann.
Mais la planète semble changer, et il est important de devancer la courbe de la hausse des températures.
Technologie émergente appliquée
Hamann est actuellement en résidence de recherche à UCLA en Californie. Son groupe de recherche a examiné deux plantes modèles, l'arabette (Arabidopsis thaliana) et le pois commun (Pisum sativum).
Les plantes modèles sont des espèces végétales qui, pour diverses raisons, sont couramment utilisées dans les expériences et peuvent donc donner des résultats comparables entre différents projets de recherche. Une autre raison importante de leur utilisation est que les cellules des plantes modèles traversent un cycle de vie complet en seulement neuf semaines, ce qui permet de réaliser rapidement des expériences avec elles.
L'illustration montre comment les plantes s'adaptent à la sécheresse. L'hormone THE1 aide à garder les parois cellulaires intactes. La sécheresse peut endommager les murs, et le groupe de recherche a découvert que THE1 régule les différents mécanismes de défense déclenchés par la sécheresse. Les chercheurs ont pu manipuler ces mécanismes, identifier les plantes naturellement existantes où le mécanisme de régulation est particulièrement actif et créer de nouvelles variétés de cultures capables de mieux faire face aux changements. Crédit :NTNU
Les chercheurs ont adapté la spectroscopie Brillouin pour leurs expériences, une technique de microscopie couramment utilisée dans la technologie des matériaux, mais qu'ils ont su adapter à leur objectif.
"Nous avons utilisé cette technique pour étudier les minuscules fluctuations à l'intérieur des cellules végétales qui influencent la rigidité de la paroi cellulaire et les processus qui la régulent", explique Hamann.
Le groupe de recherche est également arrivé à des résultats suffisamment surprenants pour avoir été publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ) Journal.
Cela pourrait être une bonne nouvelle pour l'agriculture
"Nous avons identifié un composant moléculaire, qui est nécessaire pour moduler non seulement la rigidité de la paroi cellulaire, mais également la production d'acide abscissique", explique Hamann.
Ce composant moléculaire est appelé THE1 ou Theseus1. À l'origine, il a été trouvé dans l'arabette, l'une des espèces que le groupe de recherche a également étudiées cette fois.
Ils sont arrivés à des résultats encore plus intéressants en combinant plusieurs résultats d'études sur la biologie cellulaire et les processus chimiques à l'origine du métabolisme des plantes.
"Nous avons découvert que des parois cellulaires intactes sont absolument nécessaires pour produire de l'acide abscissique dans les plantes que nous avons examinées", explique Hamann.
Sans parois cellulaires entières, la capacité d'adaptation des plantes ne fonctionne pas. C'est important à savoir.
"Ces découvertes fournissent de nouvelles informations mécanistes sur les processus responsables de l'adaptation des plantes à un environnement changeant et à la sécheresse", déclare Hamann.
Ils pourraient également être une bonne nouvelle pour l'agriculture s'ils peuvent nous aider à cultiver des plantes qui résistent mieux à la sécheresse.
Accroître nos connaissances « nous permet de mieux améliorer les rendements des cultures en utilisant des approches fondées sur les connaissances », déclare Hamann.
