Chez les plantes, on réprime pour mieux réguler

Résultats scientifiques Biologie végétale

L’hormone végétale auxine est une petite molécule, proche de l’acide aminé tryptophane et régulant de multiples aspects de la vie des plantes. Comprendre comment une seule molécule, portant peu d’information dans sa structure, est capable de remplir une multitude de fonctions reste une des questions phares de la biologie du développement. Un travail publié dans la revue Nature apporte des réponses à cette question en identifiant des mécanismes moléculaires qui régulent la sensibilité des cellules et tissus à l’auxine.

L’auxine régule le développement et la physiologie des plantes tout au long de leur vie et est une des clés de leur plasticité développementale. L’auxine agit principalement en activant l’expression de nombreux gènes grâce aux membres d’une famille multigénique de facteurs de transcription, les Auxin Response Factors (ARF). Chacun de ces ARF régule l’expression de gènes cibles différents et est exprimé différemment entre tissus et au cours du développement. Les différences d’expression spatio-temporelle des ARF expliquent certainement comment l’auxine peut activer des réponses différentes dans différents tissus et à des moments différents de la vie de la plante.

En utilisant, chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, une approche haut débit permettant d’identifier des facteurs de transcription se liant aux promoteurs des gènes de 5 ARF essentiels, les chercheurs ont identifié plus de 40 régulateurs. Chacun de ces régulateurs cible un seul ARF, dans quelques rares cas deux. Une combinaison i) d’approches d’analyse d’activité transcriptionnelle, ii) de visualisation des profils d’expression des régulateurs et de leur ARF cible, et iii) de génotypage de plantes mutées dans les gènes codant pour ces régulateurs a permis de démontrer que ces régulateurs sont très majoritairement des répresseurs de la transcription.

Ce travail suggère que les différences spatiales d’expression entre ARF résultent de la distribution spatiale de répresseurs qui confinent les différents ARF à certaines cellules et tissus, créant ainsi des différences spatiales de réponses à l’auxine. Une régulation par des répresseurs constitue la première hypothèse expliquant le contrôle de l’expression spatiale des gènes, une hypothèse émise par François Jacob et Jacques Monod dans les années 60. Alors que la majorité des études similaires a conclu à une contribution équilibrée d’activateurs et de répresseurs, ce travail montre que cette hypothèse reste pleinement  d’actualité.

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© Elina Chrysantou

Figure : Contrôle de la réponse à l’auxine dans la pointe de la racine. Cette image de microscopie confocale montre l'expression complémentaire entre un répresseur (magenta) et un régulateur de la réponse transcriptionnelle à l’auxine (vert).

 

Pour en savoir plus:

A network of transcriptional repressors modulates auxin responses
Truskina J, Han J, Chrysanthou E, Galvan-Ampudia C, Lainé S, Brunoud G, Macé J, Bellows S, Legrand J, Bågman AM, Smit ME, Smetana O, Stigliani A, Porco S, Bennett M, Pekka Mähönen A, Parcy F, Farcot E, Roudier F, Brady SM, Bishopp A, Vernoux T

Nature 18 Nov 2020. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2940-2

Contact

Teva Vernoux
Chercheur CNRS au laboratoire Reproduction et développement des plantes (RDP)

Laboratoire

Laboratoire reproduction et développement des plantes (RDP) - (CNRS, INRAE, Université de Lyon, UCBL, ENS de Lyon)
ENS de Lyon, 46 allée d’Italie 69007 Lyon