Un garçon rencontre une fille. Un garçon féconde une fille. Le claquement de petits pieds. Voilà l'histoire de la passion animale. Mais pour les plantes à fleurs, c'est différent. Le pollen rencontre le stigmate. Le pollen germe, forme un long tube pollinique qui descend dans l'ovaire et libère deux spermatozoïdes dans le gamétophyte femelle. Et c'est là que ça devient intéressant.
Un spermatozoïde féconde le gamétocyte pour former l'embryon – un nouveau-né végétal. L'autre fusionne avec une autre cellule pour former un noyau triploïde qui se développe en endosperme, un tissu riche en nutriments qui nourrit l'embryon en développement. Ce processus est appelé double fécondation, et c'est ainsi que toutes les plantes à fleurs produisent leurs graines. C'est une méthode de reproduction complexe, mais elle semble fonctionner chez les angiospermes. Du moins, depuis plus de 200 millions d'années. Mais que se passerait-il si ça tournait mal ?
Lors de la pollinisation et de la croissance du tube pollinique, les gamétophytes mâles sont exposés à des stress environnementaux et à des agents mutagènes tels que les rayons ultraviolets et les rayonnements ionisants. Que se passe-t-il s'ils sont endommagés ? Leur ADN peut-il être réparé ?
Pour le savoir, les chercheurs ont utilisé un faisceau d'ions carbone pour irradier le pollen bicellulaire de Cyrtanthus mackenii et induisent des cassures double brin dans l'ADN. La dose de rayonnement utilisée n'a eu aucun effet inhibiteur sur la croissance du tube pollinique, mais le cycle cellulaire des grains de pollen irradiés s'est arrêté à l'étape de la métaphase. Cependant, la bonne nouvelle était que les cassures d'ADN double brin dans le pollen endommagé pouvaient être réparées. Ceci est important lorsqu'un fort ensoleillement éclaire les grains de pollen exposés à la surface des anthères, sur le dos des abeilles ou assis sur un stigmate pendant la germination. C'est l'une des raisons pour lesquelles les plantes à fleurs ont réussi à s'imposer au cours des 200 derniers millions d'années. Et maintenant, nous en savons un peu plus sur le fonctionnement de ce processus de réparation essentiel.
Résumé:
Les gamétophytes mâles des plantes sont exposés au stress environnemental et aux agents mutagènes lors du processus de double fécondation et doivent donc réparer les dommages à l'ADN afin de transmettre l'information génomique à la génération suivante. Cependant, la réponse aux dommages à l'ADN chez les gamètes mâles n'est toujours pas claire. Dans la présente étude, nous avons analysé la réponse aux dommages à l'ADN dans les cellules génératives de Cyrtanthus mackenii au cours de la croissance du tube pollinique. Un faisceau d'ions carbone, qui peut induire des cassures double brin (DSB) de l'ADN, a été utilisé pour irradier le pollen bicellulaire, puis les grains de pollen irradiés ont été cultivés dans un milieu de culture liquide. Les gamètes mâles ont été isolés des tubes polliniques cultivés et utilisés pour l'analyse par immunofluorescence. Bien qu'aucun effet inhibiteur sur la croissance du tube pollinique n'ait été observé après irradiation, la formation de spermatozoïdes a diminué de manière significative après une irradiation à forte dose. Après irradiation à haute dose, la progression du cycle cellulaire des cellules génératives a été arrêtée en métaphase dans la mitose pollinique II, et des foyers H2AX phosphorylés (γH2AX), un indicateur des DSB, ont été détectés dans la majorité des cellules arrêtées. Cependant, ces foyers n'ont pas été détectés dans les cellules ayant dépassé la métaphase. La progression du cycle cellulaire dans les cellules génératives irradiées est régulée par le point de contrôle de l'assemblage du fuseau, et la modification des histones entourant les DSB a été confirmée. Ces résultats indiquent que pendant la croissance du tube pollinique, les cellules génératives peuvent reconnaître et gérer les lésions génomiques en utilisant les voies de réponse aux dommages à l'ADN. De plus, le nombre de cellules génératives avec des foyers γH2AX a diminué avec la prolongation de la culture, ce qui suggère que les DSB dans les cellules génératives sont réparées.
