Les chloroplastes sont les sites de la photosynthèse, dont la fonction nécessite de nombreuses protéines codées dans le génome. L’accumulation adéquate d’éléments nutritifs tels que le fer dans les chloroplastes est nécessaire à leur performance optimale.
En effet, jusqu’à 80 % du fer présent dans les feuilles est localisé dans les chloroplastes où sa capacité à donner et à accepter des électrons joue un rôle central dans les réactions de transfert d’électrons.
Les plantes cultivées dans des environnements déficients en fer présentent des symptômes chlorotiques, et une photosynthèse compromise. Cependant, des feuilles chlorotiques peuvent également se développer dans des conditions de forte teneur en phosphore (P), malgré des niveaux de fer abondants, ce qui remet en question le lien de causalité entre la concentration de fer et l’accumulation de chlorophylle.
Une récente étude montre que la photosynthèse est contrôlée par ‘la signalisation des nutriments chez les plantes’ (nutrient signaling in plants). L’étude a montré que les plantes s’appuient sur des relations complexes et interdépendantes entre les éléments nutritifs pour réguler la photosynthèse.
L’équipe de chercheurs a montré que la carence en fer entrave la photosynthèse et est associée à la chlorose. La chlorose induite par la carence en fer dépend également de la disponibilité du phosphore. Les plantes ont besoin d’un équilibre entre plusieurs micro et macronutriments (appelé aussi « état d’homéostasie des nutriments »), afin de réaliser efficacement la photosynthèse. Sans cet équilibre, les plantes peuvent ralentir la photosynthèse et montrer des signes visibles de détresse, comme la chlorose.
Les chercheurs ont découvert que la chlorose n’est pas exclusivement causée par une réduction du fer ; elle est également due, en partie, à l’abondance ou à la réduction d’autres éléments nutritifs. Habituellement, les producteurs réagissaient au jaunissement des feuilles en ajoutant une application de fer.
Les chercheurs ont examiné chaque élément nutritif séparément. Seulement, ce n’est pas suffisant pour avoir une image complète de la façon dont les plantes régulent l’homéostasie des nutriments. Il est donc important de mieux comprendre la relation entre les nutriments et la façon dont la plante régule la photosynthèse en fonction de la disponibilité des éléments nutritifs. Le phénotype (traits observables) ne peut pas être la seule méthode pour évaluer les besoins des plantes.
Une plante présentant des symptômes de chlorose peut avoir un excès de fer, alors elle signale qu’il y a un déséquilibre ailleurs, comme un excès de phosphore. L’équipe de chercheurs ont découvert qu’une plante présentant une chlorose induite par une carence en fer jaunissait et modifiait la photosynthèse, mais lorsque un autre élément nutritif était supprimé (dans ce cas le phosphore), les feuilles de la plante redevenaient vertes et elle reprenait l’accumulation de chlorophylle et la photosynthèse.
En d’autres termes, lorsque des stress nutritionnels sont combinés, les plantes « restent vertes ». Cela montre que ‘la signalisation des plantes’ est d’une importance vitale. C’est ainsi que la plante s’autorégule quand les conditions sont propices à la photosynthèse en fonction de l’intégration des signaux nutritifs.
Dans des études antérieures, les scientifiques ont montré que la carence en phosphore modifie l’architecture de la structure racinaire de la plante, stoppant l’élongation des racines tout en favorisant le développement des racines latérales et des poils racinaires. Il s’agit d’une réponse adaptative de la plante pour trouver davantage de phosphore disponible. Selon les chercheurs, la chlorose induite par la carence en fer pourrait également être une réponse adaptative.
Les premières données suggèrent que les feuilles en période de chlorose sont protégées de la forte intensité lumineuse par une absorption moindre de la lumière et une plus grande dissipation thermique. Il pourrait également y avoir des liens avec la résistance aux agents pathogènes induite par la carence en fer. Ces premiers résultats illustrent encore davantage la nécessité d’identifier le rôle de la signalisation.
Ce qu’il faut retenir de ces recherches, c’est qu’il faut mieux comprendre l’interaction entre la signalisation des nutriments et les plantes pour évaluer réellement les besoins des plantes. La gestion des engrais devrait être repensée, car si les mesures qui sont prises ne tiennent pas compte de la façon dont les nutriments interagissent entre eux, ce qui pourrait potentiellement créer des conditions qui mettent les plantes en péril.
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