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Fait marquant

Hormone végétale et toxicité au cadmium


Nous avons pour objectif d'identifier les mécanismes de tolérance et de détoxication mis en place par les plantes pour lutter contre la polution au cadmium. Ils ont ainsi montré une très grande similarité entre la régulation génique en réponse à ce métal et en réponse à une hormone végétale souvent comparée aux hormones stéroïdiennes humaines. Tout ajout de cette hormone augmente la toxicité du cadmium chez la plante alors que sa déplétion augmente la tolérance au stress métallique.​

Publié le 12 décembre 2012
Bien que les métaux soient des composés naturels de la croûte terrestre, les activités humaines telles que les activités industrielles et minières entraînent souvent une contamination des sols. Le cadmium représente un des composés les plus toxiques rejeté dans l’environnement. Les plantes sont des organismes non mobiles, qui puisent leurs minéraux et eau du sol. Par compétition avec les métaux essentiels, le cadmium est absorbé et s’accumule dans la plante. Cette absorption constitue un risque majeur pour la santé humaine, animale et pour l’environnement en général.

Dans l’optique de développer des stratégies ambitieuses de phytoremédiation, il est important d’identifier les mécanismes de tolérance et de détoxication que la plante met en place pour lutter contre ce stress mais aussi les cascades réactionnelles mises en jeu dans sa signalisation. Les plantes utilisent pour réguler leur croissance et leur développement des régulateurs hormonaux qui interviennent aussi dans les mécanismes d’adaptation aux stress environnementaux. 
Pour mettre en évidence si une signalisation hormonale était impliquée dans la réponse au métal, nous avons comparé les données d’expression génique de la plante en réponse à différents traitements hormonaux disponibles dans la base de donnée Genevestigator avec les données de puces à ADN en réponse au cadmium [1]. En partant d’un pool de 3 000 gènes régulés en réponse au cadmium, ces chercheurs viennent de montrer [2] par des approches statistiques et des analyses de clusters, une très grande similarité entre la régulation génique en réponse au métal et en réponse à une hormone de la famille des brassinostéroïdes (BR). Les BRs sont souvent comparées aux hormones stéroïdiennes (Figure) chez l’homme et sont impliqués dans la division et l’élongation cellulaire. 
En parallèle, nous avons été en mesure d'observer que tout ajout d’hormone dans le milieu de culture augmentait la toxicité du cadmium. À l’inverse, lorsque la synthèse de l’hormone est bloquée par un inhibiteur spécifique d’un gène clef de la biosynthèse de BRs, DWARF4, la plante apparaît plus tolérante au stress métallique.
Homologies de structure entre la Brassinolide, première brassinostéroïde isolée, et une hormone stéroïdienne : la Testostérone.

L’ensemble de ces résultats suggère une interaction fonctionnelle entre le cadmium et la voie de signalisation des brassinostéroïdes qui régule la sensibilité de la plante au métal et ouvre de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension de la réponse de la plante à ce toxique.

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