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Fait marquant

Une protéine « thermomètre » qui contrôle la floraison des plantes



Des chercheurs de notre laboratoire travaillent sur l’ « Evening Complex », un complexe protéique dont l’activité est directement contrôlée par les changements de température, et qui régule l’expression de gènes impliqués dans la croissance et la floraison des plantes. Un sujet d'actualité alors que le réchauffement climatique déclenche la floraison de plus en plus tôt.

Publié le 8 avril 2020
Il n'est plus rare de voir des arbres fleurir en plein hiver. Les plantes sont très sensibles à leur environnement et peuvent détecter des changements de température de l’ordre de quelques degrés seulement. Cette légère élévation de température due au réchauffement climatique déclenche la floraison de certaines plantes de plus en plus tôt dans la saison. Ceci peut avoir des effets néfastes sur les plantes sauvages et cultivées, notamment une réduction de la production de graines, des fruits de plus en plus petits et une diminution de la biomasse. Pour ces raisons, il est fondamental de comprendre comment les plantes perçoivent et réagissent à la température dans la mesure où la phénologie des plantes, leur croissance et leur développement saisonniers, changent avec l'évolution de l'environnement.

L’ « Evening Complex » (EC) est un complexe protéique qui agit comme un répresseur de l'expression génique. Il est essentiel à l'horloge circadienne de la plante et aide à réguler l’expression de gènes impliqués dans la croissance et la floraison, en fonction de la température extérieure. L'EC est composé de trois protéines : LUX ARRHYTMO (LUX), EARLY FLOWERING 3 (ELF3) et EARLY FLOWERING 4 (ELF4). Dans cette étude, nous avons examiné le rôle de ces trois protéines in vitro et leur activité de liaison à l'ADN en fonction de la température. Nous avons montré que LUX se lie à l'ADN (Figure) avec une grande spécificité et qu’il recrute ELF3 et ELF4 dans l'ADN. In fine, seule l’activité d’ELF3 dépend directement de la température : lorsque la température augmente, ELF3 empêche le complexe de se lier à l’ADN ; celui-ci devient alors moins actif et ne peut plus réprimer la croissance et la floraison.
En se basant sur la structure cristallographique de LUX, une mutation a été conçue qui diminue la liaison de l’EC à l’ADN. Il en résulte que les plantes poussent plus vite et fleurissent plus tôt, même à des températures plus basses. Ces données indiquent qu’une modification de l'affinité de LUX à l'ADN a un effet sur l'ensemble du complexe EC entraînant alors une modification de la sensibilité des plantes à des températures plus élevées, qui se traduit par des effets sur leur croissance et leur période de floraison.

La compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'activité de l’EC, en particulier la façon dont les différents partenaires protéiques contribuent à son activité de liaison à l'ADN, permet d'expliquer comment de petits changements de température entraînent de profonds changements dans la croissance des plantes.


L’ « Evening Complex » (EC) agit comme un thermo-capteur en fixant l'ADN à basse température et en réprimant ses gènes cibles. Mais lorsque la température augmente, le complexe se dissocie de l'ADN et l'expression des gènes se produit, ce qui entraîne une floraison précoce. La structure de la protéine EC, LUX ARRYTHMO, liée à l'ADN, est illustrée ci-dessus : à gauche, l’EC est présenté autour de l’ADN. À droite la structure de la protéine LUX est représentée fixée à la double-hélice d’ADN.
Chez les végétaux, la phénologie est l’étude de leurs phases de développements saisonniers : feuillaison, floraison, fructification, jaunissement automnal. Ces développements sont liés à certains paramètres climatiques.

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