Depuis une décennie, les scientifiques pensent que les plantes détectent la température principalement grâce à des protéines spécialisées, et surtout la nuit, lorsque l'air est frais. De nouvelles recherches menées par Fan et ses collègues suggèrent que pendant la journée, un autre signal prend le dessus. Le sucre, produit par la lumière du soleil, aide les plantes à détecter la chaleur et à décider du moment de leur croissance.

Cette étude, menée par Meng Chen, professeur de biologie cellulaire à l'Université de Californie à Riverside, montre que les plantes dépendent de multiples systèmes de détection de la chaleur et que le sucre joue un rôle central, jusqu'alors méconnu, dans la réponse à la température diurne. Les résultats, publié dans Nature Communications, remodèlent une vision de longue date de la manière dont les plantes interagissent avec leur environnement et pourraient influencer les stratégies futures pour une agriculture résiliente au climat.

« Nos manuels scolaires indiquent que des protéines comme le phytochrome B et l'ELF3 (Early Floraison 3) sont les principaux thermocapteurs des plantes », explique Chen. « Mais ces modèles reposent sur des données nocturnes. Nous voulions comprendre ce qui se passe pendant la journée, lorsque la lumière et la température sont élevées, car ce sont les conditions que connaissent la plupart des plantes. »

Connaître la température est crucial pour les plantes, car cela les aide à s'adapter au stress dû à la hausse des températures. Il y a quelques années, nous avons publié un article sur une enzyme, HDA9. qui aide les plantes à faire face à la chaleur, mais l'une des questions restées sans réponse était de savoir quel thermocapteur déclenchait HDA9. Les auteurs de cet article, van der Woude et ses collègues, ne savaient pas clairement si HDA9 était un thermocapteur lui-même, ou s'il dépendait d'un autre capteur qu'ils n'avaient pas examiné.

Le groupe de Chen a creusé cette énigme en examinant comment Arabidopsis thaliana, une petite plante à fleurs prisée des laboratoires de génétique, a réagi à la température. Ils ont exposé les semis à une plage de températures allant de 12 à 27 degrés Celsius, sous différentes conditions d'éclairage, et ont suivi l'allongement de leurs tiges, appelées hypocotyles, un indicateur classique de la réponse de la croissance à la chaleur.

Travaux antérieurs de Li et al a montré que le phytochrome B fonctionne par inversion thermiqueL'augmentation de la chaleur fait passer le phytochrome B d'une forme active à une forme inactive, tandis que des températures plus fraîches le font revenir à une forme active. Cependant, l'utilisation du phytochrome B pour détecter la chaleur pose un problème.

Les nouvelles recherches publiées par l'équipe de Chen ont révélé que le phytochrome B, une protéine photosensible, ne pouvait détecter la chaleur que sous faible luminosité. Dans des conditions de forte luminosité imitant la lumière du soleil de midi, sa fonction de détection de la température était désactivée, juste au moment où les plantes en avaient le plus besoin. Pourtant, les plantes réagissaient toujours à la chaleur, poussant plus haut même lorsque le rôle thermosensible du phytochrome B était fortement diminué. Selon Chen, cela indiquait la présence d'autres capteurs.

Un indice est venu d'études sur un mutant du phytochrome B dépourvu de sa fonction thermosensible. Ces plantes mutantes ne réagissaient à la chaleur que lorsqu'elles étaient cultivées à la lumière. Cultivées dans l'obscurité, sans photosynthèse, elles étaient dépourvues de chloroplastes et ne poussaient pas plus haut sous l'effet de la chaleur. Mais lorsque les chercheurs ont complété le milieu de culture avec du sucre, la réponse thermique est revenue.

« C'est à ce moment-là que nous avons compris que le sucre ne stimulait pas seulement la croissance », a expliqué Chen. « Il agissait comme un signal, indiquant à la plante qu'il faisait chaud. »

Chen n'est pas le premier à conclure que le sucre doit être un mécanisme de signalisation. En 2013, une étude a suggéré d'examiner la signalisation du saccharose, mais je ne sais pas à qui attribuer le mérite, car Tognetti est le premier auteur de la version PubMed, tandis que la version du journal vient crédits Horacio & Martinez-Noel. Plus récemment Asim et al conclu que le sucre était impliqué dans la décision du moment où une plante perd ses feuilles.

L'équipe de Chen découvre maintenant que le sucre fait partie d'un système multicapteur réagissant à la température. D'autres expériences ont montré que des températures plus élevées déclenchaient la dégradation de l'amidon stocké dans les feuilles, libérant du saccharose. Ce sucre stabilisait à son tour une protéine appelée PIF4, un régulateur majeur de la croissance. Sans saccharose, PIF4 se dégradait rapidement. Grâce à lui, la protéine s'accumulait, mais ne devenait active que lorsqu'un autre capteur, ELF3, réagissait également à la chaleur en s'écartant.

« PIF4 a besoin de deux choses », explique Chen. « Du sucre pour rester en place et l'absence de répression. La température contribue à ces deux fonctions. »

Ces résultats pourraient avoir des implications pratiques. Alors que le changement climatique entraîne des températures extrêmes, comprendre comment et quand les plantes perçoivent la chaleur pourrait aider les scientifiques à créer des cultures plus prévisibles et plus résistantes au stress.

« Cela change notre façon de concevoir la thermodétection chez les plantes », a déclaré Chen. « Il ne s'agit pas seulement de l'activation ou de la désactivation des protéines. Il s'agit aussi d'énergie, de lumière et de sucre. »

LIRE L'ARTICLE

Fan, D., Hu, W., Xu, N., Seto, ER, Lagarias, JC, Chen, X. et Chen, M. (2025) « Un cadre de signalisation multicapteur à haute température pour déclencher la thermomorphogenèse diurne chez Arabidopsis », Communications Nature, 16(1), p. 5197. Disponible à : https://doi.org/10.1038/s41467-025-60498-7.

Image de couverture: Arabidopsis dans des pincettes. Photo : Kristopher Grunert / Corbis / VCG / Getty / Canva.