"Si vous ne supportez pas la chaleur, sortez de la cuisine." Mais que se passe-t-il si vous êtes une plante et que ce n'est tout simplement pas possible ? Il s'avère qu'ils ont d'autres options. Des chercheurs japonais ont découvert que les plantes peuvent acquérir une tolérance à la chaleur pour mieux s'adapter au stress thermique futur, grâce à un mécanisme particulier de "mémoire" du stress thermique.
Dans une étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Nara ont révélé qu'une famille de protéines qui contrôlent les petits gènes de choc thermique permet aux plantes de "se souvenir" de la façon de gérer le stress thermique.
Le changement climatique, en particulier le réchauffement climatique, est une menace croissante pour l'agriculture dans le monde entier. Étant donné que les plantes ne peuvent pas se déplacer pour éviter des conditions défavorables, telles que des températures élevées potentiellement mortelles, elles doivent être capables de gérer efficacement des facteurs tels que le stress thermique pour survivre. Par conséquent, l'amélioration de la tolérance à la chaleur des plantes cultivées est un objectif important en agriculture.
"Le stress thermique se répète et change souvent", explique l'auteur principal de l'étude, Nobutoshi Yamaguchi. « Une fois que les plantes ont subi un léger stress thermique, elles deviennent tolérantes et peuvent s'adapter à un stress thermique supplémentaire. C'est ce qu'on appelle la «mémoire» du stress thermique et il a été rapporté qu'elle était corrélée aux modifications épigénétiques. Les modifications épigénétiques sont des changements héréditaires dans la façon dont les gènes sont exprimés et n'impliquent pas de changements dans les séquences d'ADN sous-jacentes.
"Nous voulions découvrir comment les plantes conservent une mémoire des changements environnementaux", explique Toshiro Ito, auteur principal. "Nous avons examiné le rôle des protéines JUMONJI (JMJ) dans la tolérance acquise à la température en réponse à une chaleur récurrente en quelques jours."
Maintenant, c'est là que ce qu'ils ont appris se complique pour quiconque n'a pas une solide compréhension de la chimie, de la structure des gènes, de l'épigénétique et de la façon dont tout cela fonctionne ensemble.
Voici leur explication scientifique de ce qui se passe :
Les protéines JUMONJI sont des histones déméthylases. Les déméthylases sont des enzymes qui éliminent les groupes méthyle des molécules telles que les protéines, en particulier les histones, qui fournissent un support structurel aux chromosomes. L'équipe a révélé que les plantes sont capables de conserver une mémoire thermique en raison de la diminution de H3K27me3 (triméthylation de l'histone H3 lysine 27) sur les petits gènes de choc thermique.
Maintenant, voici une image de ce qui se passe que le reste d'entre nous peut comprendre :
Sur la gauche, vous voyez une plante qui a été stressée par la chaleur mais qui ne s'est pas encore acclimatée. Vous voyez les petits cercles ronds attachés à chaque protéine de choc thermique ? Ce sont les groupes méthyle. Sur la droite, vous pouvez voir que la petite protéine JUMONJI de type PacMan a "mangé" deux de ces protéines et, ce faisant, a créé un chemin "mémoire" permettant à la plante de s'acclimater et de faire face au futur stress thermique.
Et pourquoi nous en soucions-nous ?
M. Yamaguchi déclare :« Nous avons découvert que ces protéines sont nécessaires à l'acclimatation à la chaleur chez Arabidopsis thaliana (la plante qu'ils ont utilisée pour leurs études). Ces résultats, ainsi que des études futures, clarifieront davantage les mécanismes de la mémoire et de l'adaptation des plantes. Il dit que cette recherche sera pertinente pour la recherche génétique dans un certain nombre de domaines, y compris la biologie, la biochimie, l'écologie et les sciences environnementales et agricoles, et est applicable à l'étude des animaux ainsi que des plantes.
Pour le reste d'entre nous, cela signifie qu'en comprenant ces mécanismes, nous avons la possibilité d'aider les plantes à développer des mémoires qui amélioreront leur tolérance à la chaleur pour maintenir l'approvisionnement alimentaire dans des conditions naturelles.
Si vous souhaitez lire l'article complet, vous pouvez le trouver ici :H3K27me3 déméthylases modifient l'expression de HSP22 et HSP17.6C en réponse à la chaleur récurrente chez Arabidopsis
Vous pouvez en savoir plus sur le laboratoire du chef de projet Ito et le travail qu'il effectue ici .
