Une protéine thermomètre chez les plantes
Une seule protéine suffit à rendre une plante sensible à la température en modifiant l'accès à l'ADN de certaines molécules qui activent ou inhibent l'expression des gènes.
Jean-Jacques Perrier
Les plantes perçoivent des variations de température de moins de un degré. Cette sensibilité leur permet de se développer et de fleurir dans des conditions optimales. Vinod Kumar et Philip Wigge, du Centre John Innes, à Norwich, en Grande-Bretagne, ont analysé les mécanismes de la thermosensibilité de l'arabette (Arabidopsis thaliana), une plante modèle. Ils ont découvert qu'elle tient aux variations d'enroulement de l'ADN sur lui-même, du fait de la présence d'une protéine, l'histone H2A.Z. Cet enroulement varie selon la température et agit comme un régulateur de l'expression de dizaines de gènes.
Les deux chercheurs ont commencé par analyser la réponse des gènes de l'arabette à une augmentation de la température. Pour ce faire, ils ont fabriqué une construction génétique « témoin », qui associe la séquence d'activation, ou promoteur, du gène d'une protéine dont la synthèse augmente avec la température, HSP70, et le gène d'une protéine luminescente, la luciférase : lorsque la température augmente, cette construction déclenche la production de la luciférase, ce qui se traduit par une lumière bleue plus intense.
À l'aide de cet outil, l'équipe a alors testé des mutants de l'arabette en espérant en découvrir un dont le comportement serait anormal lorsque la température varie. Effectivement, le mutant entr1 (enhanced temperature response 1) est apparu insensible aux variations de température, c'est-à-dire que la luminescence produite était identique quelle que soit la température. L'analyse moléculaire a montré que ce mutant est incapable de déposer une protéine, l'histone H2A.Z, sur l'ADN.
Or on sait que les histones participent à l'enroulement de l'ADN : ils s'arrangent en structures nommées nucléosomes, comme des perles sur un fil d'ADN, l'ensemble constituant la chromatine. Selon que l'enroulement est plus ou moins serré, les protéines participant à la transcription des gènes présents dans le nucléosome ou à proximité – les facteurs de transcription et l'ARN polymérase – accèdent ou non à l'ADN.
En utilisant des nucléosomes purifiés, les chercheurs ont montré que l'histone H2A.Z, comparée à d'autres histones, rend l'ADN des nucléosomes compact. Lorsque la température augmente, l'enroulement des nucléosomes contenant l'histone H2A.Z se desserre car cette protéine se raréfie (on ignore encore pourquoi), alors que l'enroulement des nucléosomes contenant d'autres histones ne change pas. La transcription de certains gènes et la répression d'autres gènes sont alors facilitées, l'accès de protéines activant ou inhibant l'expression des gènes. étant facilité. Inversement, en l'absence de la protéine H2A.Z, l'enroulement de l'ADN n'est pas modifié.
Le même effet a été observé chez la levure, indiquant que ce mécanisme a été conservé au cours de l'évolution. Reste à identifier le mécanisme qui relie la température et l'éviction de l'histone H2A.Z des nucléosomes. S'il est conservé chez d'autres espèces de plantes – ce qui est probable –, il sera peut-être possible de jouer sur la thermosensibilité pour accroître la faculté d'adaptation d'espèces de culture aux variations climatiques.
Publié dans "Pour la Science.fr" 25.01.2010
