scientifiques découvrent un nouvel organe végétal | La science

Le cresson de thale est peut-être une humble mauvaise herbe, mais pour la science, c’est un organisme modèle important. Les chercheurs utilisent la plante comme proxy dans les expériences pour représenter d’autres plantes, animaux et même humains, grâce à son cycle de vie relativement court et à son génome simple. Des scientifiques ont même envoyé le cresson de thale vers la Station spatiale internationale et la lune.

«C’est la mouche des fruits du monde végétal», explique Tim Gookin, un biologiste moléculaire qui travaillait auparavant à l’Université d’État de Pennsylvanie.

Mais malgré le fait que les scientifiques ont scruté la plante, Aribidopsis thalania, depuis le XVIe siècle, le cresson de thale parvient toujours à surprendre. Gookin et son équipe ont découvert que le cresson de thale produit un organe végétal jusqu’alors inconnu, tel que décrit aujourd’hui dans Développement.

Cette partie de la plante à l’aspect bancal est similaire aux poutres en porte-à-faux qui renforcent la face inférieure des ponts, et s’appelle le “cantil”. La partie nouvellement découverte dépasse de la tige et se connecte au bras porte-fleurs de la plante, connu sous le nom de pédicelle. Les cantils du cresson de thale donnent à la plante l’apparence de coudes courbés; les plantes sans porte-à-faux semblent n’avoir que des bras tendus. Les cantils ne font ni partie de la tige ni du pédicelle. C’est un organe entièrement nouveau, dit Gookin.

Comment les scientifiques ont-ils manqué une partie entière du corps d’une plante pendant tout ce temps ?

L’une des raisons, a conclu Gookin, est que les cantils ne se forment que lorsque le cresson de thale retarde sa floraison, généralement au printemps, lorsque la lumière du jour est limitée. En cette saison, le cresson de thale passe plus lentement de la phase de production de feuilles à la phase de floraison reproductrice, par rapport à l’été ensoleillé. À ce rythme décéléré, le cantil se manifeste lentement au début de la floraison, juste après que le pédicelle à pointe de fleur fait ses débuts. Si la plante ne connaît que des saisons avec de longues heures d’ensoleillement, le cantil ne fera jamais son apparition. Les chercheurs cultivent souvent le cresson de thale dans des conditions de longue lumière du jour afin d’accélérer jusqu’au stade de la production de graines, sans laisser le temps au cantil de se développer.

Une autre raison de l’obscurité du cantil est l’utilisation généralisée par les laboratoires d’une souche mutante de cresson de thale qui ne produit pas la structure de soutien. Ce lest souche porte une mutation dans un gène qui, selon Gookin, empêche la plante de produire la partie.

« Si vous basez toutes vos recherches sur ce type de plante, vous ne verrez jamais [the cantil], car il est automatiquement annulé pour vous », explique Gookin.

La découverte de Gookin que le cantil est un nouvel organe vient après une enquête minutieuse de douze ans. Lorsqu’il a observé pour la première fois des cantils dans des cressons de thal en 2008, il s’est inquiété du fait que la partie était apparue après avoir mélangé ses graines ou après que différentes souches se soient croisées en laboratoire. Après plusieurs années de culture de souches naturelles de Arabidopsis, il a finalement confirmé que la formation du cantil est un phénomène naturel. Puis vint l’enquête ardue d’identifier pourquoi la nature Arabidopsis les souches ne portent qu’occasionnellement des cantils. Gookin a exclu les effets du sol, de l’eau, des engrais et de l’approvisionnement en air. Finalement, il a découvert que s’il modifiait génétiquement les plantes pour retarder leur production florale, elles finiraient par porter des tiges latérales tordues, ce qui renforce le rôle des retards de floraison en tant que coupable derrière les cantils. Pour sa découverte des origines du cantil, il dit avoir élevé à la main 3 782 plantes et inspecté plus de 20 000 pédicelles.

Les découvertes durement acquises de Gookin peuvent être la passerelle pour comprendre la croissance du cantil dans d’autres plantes, explique Daisuke Urano, botaniste au Temasek Life Sciences Laboratory, à Singapour, qui n’a pas participé à l’étude. Les cantils n’ont pas encore été documentés dans d’autres plantes, mais Urano dit que des cantils ou des structures similaires existent probablement dans d’autres arbustes.

La formation de cantil peut nous aider à comprendre comment les structures végétales se forment en général, explique Nicholas Provart, biologiste des systèmes à l’Université de Toronto qui n’a pas participé à l’étude. Provart dit que cela pourrait être important pour développer des variétés de plantes plus productives en agriculture. À titre d’exemple de la façon dont l’optimisation de la structure des plantes peut augmenter la productivité agricole, il souligne que les scientifiques ont cultivé des variantes plus courtes de souches de blé et de riz dans les années 2000 qui ont conduit à des rendements agricoles plus élevés, car les plantes naines sont moins molles et plus stables. “Il y a des avantages certains”, dit Provart, “juste en changeant l’architecture des plantes d’une certaine manière.”

Bien que l’on ne sache pas encore clairement comment le cantil lui-même peut avoir une importance agricole directe pour l’instant, “c’est aussi juste utile d’un point de vue scientifique”, explique Provart. “Parfois, des choses sont découvertes et puis, 10 ans plus tard, ou 15 ans plus tard, quelqu’un s’en aperçoit… C’est un peu comme ça que fonctionne la science – c’est cette collection de découvertes apparemment aléatoires.”

Provart estime qu’il y a environ 78 000 articles publiés qui impliquent le cresson de thale, « c’est donc assez amusant de voir de nouvelles parties décrites après que toutes ces recherches aient été effectuées sur Arabidopsis,” il dit.

“Arabidopsis est dans le domaine scientifique depuis des années, des décennies », note Urano. « Tout le monde utilise Arabidopsis, probablement plus de 10 000 chercheurs dans le monde. Il ajoute : « Pourtant, les scientifiques trouvent un nouvel organe… C’est incroyable.