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Observation d’un méristème d’inflorescence avec les jeunes organes (boutons floraux) à la périphérie. Sur l’image de gauche, on peut observer l’expression du gène STM (jaune = maximum d’expression) dans les plis et à droite, la carte de courbure de la même zone (vert et bleu = maximum de courbure).. © Inra, Benoît Landrein

Dialogue gène-forme : la forme du tissu contrôle l’expression des gènes

Comme l’art de l’origami le démontre, toutes les formes peuvent être générées à partir de plis successifs. En biologie, de nombreux gènes ont été impliqués dans la formation des plis, un processus clé pour le développement. Une équipe de l’unité Reproduction et Développement des Plantes (Inra, ENS de Lyon, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1) vient de démontrer que la forme en plis peut en retour contrôler et stabiliser l’expression des gènes via des signaux mécaniques chez les plantes. Publiés dans la revue eLife le 1er décembre 2015, ces travaux apportent un nouveau regard sur la biologie du développement et ouvrent des perspectives en recherche biomédicale et agronomique.

Mis à jour le 04/01/2016
Publié le 01/12/2015

Comment les plantes acquièrent-elles leur morphologie ? Quels mécanismes génétiques régissent la forme des plantes au cours de leur développement ? Les scientifiques ont montré comment les gènes contrôlent la géométrie des tissus en affectant les propriétés chimiques et mécaniques des cellules. Aujourd’hui, la question est de savoir si, en retour, ces mêmes propriétés peuvent agir sur l’activité des gènes.

Observation d’un méristème d’inflorescence avec les jeunes organes (boutons floraux) à la périphérie. Sur l’image de gauche, on peut observer l’expression du gène STM (jaune = maximum d’expression) dans les plis et à droite, la carte de courbure de la même zone (vert et bleu = maximum de courbure).. © Inra, Benoît Landrein
Observation d’un méristème d’inflorescence avec les jeunes organes (boutons floraux) à la périphérie. Sur l’image de gauche, on peut observer l’expression du gène STM (jaune = maximum d’expression) dans les plis et à droite, la carte de courbure de la même zone (vert et bleu = maximum de courbure). © Inra, Benoît Landrein
Pour y répondre, une équipe de l’Unité Reproduction et Développement des Plantes (Inra, ENS de Lyon, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1) s’est concentrée sur le gène à homéoboîte* baptisé SHOOT MERISTEMLESS (STM). Chez les plantes, ce gène STM est essentiel au maintien des cellules souches. En l’absence de ce gène, les cellules souches disparaissent et la plante est incapable de produire feuilles et fleurs. Les chercheurs ont ici démontré que l’expression du gène STM est corrélée à la courbure dans la partie pliée du méristème, le tissu où résident les cellules souches végétales à l’extrémité des tiges. Comme la présence d’un pli reflète la présence de fortes contraintes mécaniques, ils ont testé et démontré, par des approches micromécaniques, que des perturbations physiques peuvent en effet promouvoir l’expression de STM. Ils ont également montré que cet effet est indépendant de certaines hormones.

En résumé, l’équipe de recherche montre que si l’expression génétique contrôle les changements de formes, en retour la forme du tissu peut contrôler l’expression des gènes, notamment en modifiant l’intensité et la direction des contraintes mécaniques. Cette conclusion pourrait être généralisée, puisque tous les organismes multicellulaires forment des plis au cours de leur développement.

 

* Les gènes à homéoboîte sont des gènes majeurs du développement animal: ils codent des protéines qui se lient à l’ADN et déterminent l’identité des organes et des segments du corps. Ainsi, en absence du gène à homéoboîte Antennapedia, la tête de la drosophile mutante porte des pattes à la place des antennes.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Benoit Landrein (+44 75 08 93 44 44) Sainsbury Laboratory- Cambridge University, Royaume-Uni
  • Olivier Hamant (04 72 72 88 75) Unité mixte de recherche Reproduction et développement des plantes (Inra, CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon I)
Contact(s) presse :
Inra Service de presse (01 42 75 91 86)
Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Auvergne - Rhône-Alpes

Référence

Mechanical stress contributes to the expression of the STM homeobox gene in Arabidopsis shoot meristems. Benoît Landrein, Annamaria Kiss, Massimiliano Sassi, Aurélie Chauvet, Pradeep Das, Millan Cortizo, Patrick Laufs, Seiji Takeda, Mitsuhiro Aida, Jan Traas, Teva Vernoux, Arezki Boudaoud et Olivier Hamant. eLife, 1er décembre 2015.