Quand il fait sec, quelle partie d'une plante a soif ? Dans le passé, on pensait que lorsque le sol séchait, les racines envoyaient des signaux aux feuilles pour qu'elles utilisent moins d'eau. Maintenant, la recherche de Rowe et ses collègues, publiée dans Nature Plants, révèle plus de détails sur le fonctionnement de l'hormone végétale responsable, l'acide abscissique (ABA). Étonnamment, leurs résultats bouleversent le message et suggèrent que l'acide abscissique se déplace des feuilles exposées à l'air sec jusqu'aux racines pour leur dire de continuer à grandir pour chercher de l'eau. Ce dernier facteur est également une torsion, car l'acide abscisique est généralement un inhibiteur de croissance plutôt qu'un promoteur de croissance.

Cette percée est due au développement d'un nouveau biocapteur, ABACUS2. Les botanistes ont modifié le génome d'une plante pour que les cellules produisent une protéine qui émet une fluorescence différente lorsqu'elle entre en contact avec l'acide abscissique. En observant le changement de fluorescence, ils peuvent ensuite suivre la façon dont l'acide abscissique se déplace dans la plante. ABACUS2 est une amélioration par rapport à ABACUS1, car il est plus sensible à l'acide abscissique, ce qui permet de suivre son mouvement au niveau cellulaire. Ce niveau de détail granulaire a ouvert une nouvelle compréhension de la façon dont l'acide abscisique fonctionne in situ pour moduler croissance racinaire en réponse au stress environnemental.

Les résultats ont révélé des détails intrigants sur le fonctionnement de l'acide abscissique. Lorsque l'humidité foliaire chute, la les racines de la plante ont répondu en accumulant de l'acide abscissique dans la zone d'élongation, maintenant ainsi la croissance des racines malgré des conditions moins qu'optimales. Cela montre que l'acide abscissique est essentiel pour permettre à la plante d'explorer les couches plus profondes du sol pour l'absorption d'eau sous stress, soulignant son importance dans la survie des plantes dans des conditions limitées en eau.

« Nous savons depuis plusieurs années qu'à faible humidité, les plantes privilégient la croissance des racines. Chez de nombreuses espèces, lorsque l'humidité diminue, même si la photosynthèse et la croissance des pousses sont réduites, la croissance des racines est maintenue ou même augmentée », a déclaré Dr James Rowe, premier auteur de l'étude, dans un communiqué de presse.

« Les mécanismes moléculaires à l'origine de ce phénomène étaient un mystère jusqu'à ce qu'ABACUS2 nous permette de mesurer les concentrations d'ABA au niveau cellulaire dans les semis d'Arabidopsis thaliana. Nous avons vu que lorsque les feuilles subissent un faible stress d'humidité, l'ABA s'accumule dans les pointes des racines. Les feuilles réagissent à l'air sec et disent aux racines de continuer à pousser, permettant aux plantes de continuer à chercher de l'eau dans un sol plus profond.

"Même certains phytologues sont surpris de découvrir que l'ABA peut favoriser la croissance des racines", a déclaré Rowe, "mais c'est en fait très important pour que les plantes puissent continuer à chercher de l'eau sous le sol pendant le stress hydrique".

Comprendre comment l'acide abscisique se déplace dans la plante révèle comment fonctionne la prise de décision. Contrairement aux humains, une plante n'a pas de système central pour traiter les signaux. Une plante doit gérer simultanément une multitude de réponses à diverses conditions de son environnement. Les niveaux de concentration d'acide abscissique sont essentiels - juste la bonne quantité d'acide abscisique maintient la croissance des racines, mais trop d'acide abscisique et les racines cesseront de croître.

Chef de groupe de recherche Docteur Alexandre Jones Selon Jones, cette sensibilité à la concentration d'acide abscissique signifie que la plante ne réagit pas de manière excessive : « L'ABA racinaire provient du phloème, qui transporte les sucres et les hormones de la tige et est libéré à l'extrémité de la racine. La signalisation par l'ABA peut ajuster finement la croissance racinaire en fonction des variations d'humidité. » 

« Une faible humidité au niveau des feuilles régule l’accumulation d’ABA dans les racines, et inversement, une faible humidité du sol au niveau des racines régule l’ABA dans les feuilles. Ceci indique que la racine et la partie aérienne peuvent réguler mutuellement leurs réponses à des stress qui ne sont ressentis que localement, offrant ainsi un système robuste pour surmonter le stress hydrique. »

« Il s'agit d'informations fondamentales utiles pour comprendre les changements physiologiques qui se produisent chez les cultures irriguées, où l'air peut être sec, mais où les racines se développent dans un sol humide – une situation de plus en plus fréquente avec le changement climatique. »

LIRE L'ARTICLE
Rowe, J., Grangé-Guermente, M., Exposito-Rodriguez, M., Wimalasekera, R., Lenz, M., Shetty, K., Cutler, SR et Jones, AM (2022) «Les biocapteurs ABACUS de nouvelle génération révèlent la dynamique cellulaire de l'ABA qui stimule la croissance racinaire à faible humidité atmosphérique.," Nature Plants. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01447-4.