Les plantes s’adaptent fortement à leur environnement thermique, et si la chaleur peut accélérer la croissance, le stress thermique restreint le développement végétatif et reproductif. C’est une menace majeure pour la stabilité des rendements et, en raison du réchauffement climatique, cela revêt une importance croissante pour la production végétale.
Pour survivre à de courtes périodes de stress thermique, les plantes activent une voie moléculaire appelée « réponse au choc thermique ». Cette réponse au choc thermique (commune à tous les organismes) protège les cellules des dommages infligés par le stress protéotoxique, qui endommage les protéines. Ce stress n’est pas seulement causé par la chaleur, mais peut également résulter de l’exposition à certaines toxines, aux rayons UV ou à la salinité du sol.
La réponse au choc thermique protège les cellules de diverses manières, l’une d’entre elles étant la production de protéines dites de choc thermique, qui servent de boucliers moléculaires protégeant les protéines en empêchant leur mauvais repliement.
Les plantes répondent au stress thermique en activant les facteurs de choc thermique, mais aussi d’autres acteurs moléculaires. En particulier, les hormones sont impliquées en tant que messagers chimiques.
Parmi les hormones que les plantes produisent, on trouve les brassinostéroïdes, qui régulent principalement leur croissance et leur développement. Ce sont des hormones stéroïdiennes qui stimulent l’élongation cellulaire et participent à une multitude de processus physiologiques.
Les brassinostéroïdes contrôlent également les changements morphologiques adaptatifs, tels que la croissance induite par la chaleur et peuvent protéger les plantes contre le stress abiotique, y compris le stress thermique.
Mais, en plus de leurs propriétés favorisant la croissance, les brassinostéroïdes ont d’autres capacités intéressantes. L’une d’entre elles étant leur capacité à augmenter la résistance des plantes au stress thermique. Des chercheurs de la TUM (Université technique de Munich) ont récemment découvert ce qui contribue à cette capacité de protection.
En utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana, le groupe de recherche dirigé par le professeur Brigitte Poppenberger a pu élucider comment un facteur de transcription spécifique – une protéine spéciale responsable de l’activation ou de la désactivation de certaines sections de l’ADN – est régulé par les brassinostéroïdes.
Ce facteur de transcription, appelé BES1, peut interagir avec les facteurs de choc thermique, permettant ainsi de cibler l’information génétique vers une synthèse accrue des protéines de choc thermique. Lorsque l’activité de BES1 est augmentée, les plantes deviennent plus résistantes au stress thermique, et lorsqu’elle est diminuée, elles y deviennent plus sensibles. En outre, le groupe a démontré que BES1 est activé par le stress thermique et que cette activation est stimulée par les brassinostéroïdes.
Applications potentielles en agriculture et en horticulture
Selon le professeur Poppenberger, « ces résultats ne sont pas seulement intéressants pour les biologistes qui tentent d’élargir la compréhension de la réponse au choc thermique, mais ils ont également un potentiel d’application pratique dans l’agriculture et l’horticulture ».
En effet, des biostimulants contenant des brassinostéroïdes sont disponibles et peuvent être testés pour leur capacité à augmenter la résistance des plantes au stress thermique. Ces substances sont des produits naturels qui sont approuvés pour l’agriculture biologique et pourraient donc être utilisées sans problème.
Par ailleurs, BES1 peut être une cible intéressante pour les approches de sélection. Ce facteur de transcription pourrait être utilisée pour créer des variétés plus résistantes au stress thermique et donc fournir des rendements plus stables en cas de futures vagues de chaleur.
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