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Une protéine apparentée au prion détecte la température élevée chez les végétaux


Le changement climatique a déjà modifié la phénologie des plantes sauvages et des cultures. Des chercheurs du CEA-Irig font la lumière sur les mécanismes par lesquels les plantes perçoivent la température.

Publié le 28 octobre 2020
Beaucoup de plantes et d'arbres fleurissent au printemps en raison des journées plus longues et des températures plus clémentes. Avec le changement climatique, les plantes fleurissent précocement. Cela se traduit souvent par des fruits plus petits et une production de graines plus faible. 

Une équipe internationale composée notamment de chercheurs du CEA-Irig a porté son attention sur une protéine appelée Early Flowering3 (ELF3), un élément clef de l'horloge circadienne connu comme étant nécessaire aux plantes pour répondre aux changements de température. Dans la plante modèle Arabidopsis thaliana, ELF3 réagit directement à la température. Lorsque la température est fraîche, elle éteint l’expression des gènes qui provoquent la croissance et la floraison. Cependant, lorsque le temps se réchauffe, ELF3 ne désactive plus ses gènes cibles. Ceci a pour effet de « relâcher les freins » sur la croissance et la floraison, permettant ainsi l’élongation des cellules et la floraison. 

Les chercheurs montrent qu’ELF3 a une séquence qui présente de fortes homologies avec celles des protéines du prion. Si les prions ont d'abord été identifiés comme responsables de maladies comme la maladie de Huntington et l'encéphalopathie spongiforme bovine, les protéines ayant des séquences de ce type sont courantes et se retrouvent dans tout le règne vivant. Les prions sont des protéines qui se présentent sous deux états : une forme monomérique soluble et un état multimérique hautement condensé. Les chercheurs ont découvert que le domaine lié au prion de la protéine ELF3 agit comme un commutateur réversible de température. À des températures basses, ELF3 est monomérique et réprime l'expression des gènes. Lorsque la température augmente, le domaine prion de ELF3 provoque l’agrégation de multimères d’ELF3 et la formation de gouttelettes liquides, ce qui a pour conséquence d’inactiver la protéine. 

Cela permet alors aux plantes d'Arabidopsis de détecter une température plus chaude et d'activer la floraison. Le simple remplacement d’une région d'ELF3 contenant la séquence du prion par la même région d'ELF3 provenant d'une autre espèce de plante qui ne code pas un prion suffit pour abolir la réaction aux températures plus chaudes. Dans ce cas, les plantes sont saines, se développent normalement mais ne fleurissent plus de manière précoce sous l’action de températures plus élevées. 

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