L’étude décrit un nouveau mécanisme

Les tournesols tournent leur visage pour suivre le soleil lorsqu’il traverse le ciel. Mais comment les tournesols « voient » le soleil pour le suivre ? Nouveaux travaux de biologistes végétaux de l’Université de Californie à Davis, publiés le 31 octobre dans Biologie PLOSmontre qu’ils utilisent un mécanisme différent et nouveau de celui pensé précédemment.

“Cela a été une surprise totale pour nous”, a déclaré Stacey Harmer, professeur de biologie végétale à l’UC Davis et auteur principal de l’article.

La plupart des plantes présentent un phototropisme, c’est-à-dire la capacité de se développer vers une source de lumière. Les phytologues avaient supposé que l’héliotropisme du tournesol, c’est-à-dire sa capacité à suivre le soleil, serait basé sur le même mécanisme de base, qui est régi par une molécule appelée phototropine et réagit à la lumière à l’extrémité bleue du spectre.

Les tournesols balancent leur tête en poussant un peu plus du côté est de la tige (poussant la tête vers l’ouest) pendant la journée et un peu plus du côté ouest la nuit, de sorte que la tête bascule vers l’est. Le laboratoire de Harmer du Collège des sciences biologiques de l’UC Davis a déjà montré comment les tournesols utilisent leur horloge circadienne interne pour anticiper le lever du soleil et coordonner l’ouverture des fleurons avec l’apparition des insectes pollinisateurs le matin.

Dans la nouvelle étude, l’étudiant diplômé Christopher Brooks, le chercheur postdoctoral Hagatop Atamian et Harmer ont examiné quels gènes étaient activés (transcrits) chez les tournesols cultivés à l’intérieur dans des chambres de culture en laboratoire et chez les tournesols poussant au soleil à l’extérieur.

À l’intérieur, les tournesols poussaient directement vers la lumière, activant les gènes associés à la phototropine. Mais les plantes cultivées en extérieur, balançant la tête au gré du soleil, présentaient un schéma d’expression génétique complètement différent. Il n’y avait aucune différence apparente de phototropine entre un côté de la tige et l’autre.

Les chercheurs n’ont pas encore identifié les gènes impliqués dans l’héliotropisme.

“Il semble que nous ayons exclu la voie des phototropines, mais nous n’avons pas trouvé de preuve irréfutable”, a déclaré Harmer.

Le blocage de la lumière bleue, ultraviolette, rouge ou rouge lointain avec des ombres n’a eu aucun effet sur la réponse à l’héliotropisme. Cela montre qu’il existe probablement plusieurs voies, répondant à différentes longueurs d’onde de lumière, pour atteindre le même objectif. Les prochains travaux porteront sur la régulation des protéines dans les plantes.

Les tournesols apprennent vite. Lorsque les plantes cultivées en laboratoire ont été déplacées à l’extérieur, elles ont commencé à suivre le soleil dès le premier jour, a déclaré Harmer. Ce comportement s’est accompagné d’une explosion d’expression génétique sur le côté ombragé de la plante qui ne s’est pas reproduite les jours suivants. Cela suggère qu’une sorte de « recâblage » est en cours, a-t-elle déclaré.

En plus de révéler des voies jusqu’alors inconnues pour la détection de la lumière et la croissance des plantes, cette découverte revêt une grande importance, a déclaré Harmer.

“Les choses que vous définissez dans un environnement contrôlé comme une chambre de croissance peuvent ne pas fonctionner dans le monde réel”, a-t-elle déclaré. Atamian est maintenant professeur adjoint à l’Université Chapman.