Les racines des plantes sont bien plus qu’un simple organe d’absorption: elles peuvent ajuster leur structure pour mieux faire face au stress hydrique. Des scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE), en collaboration avec l’Université de Lausanne (UNIL), ont étudié 284 variétés naturelles de l’Arabette des dames (Arabidopsis thaliana) et découvert que la quantité et la répartition de la subérine – une barrière protectrice déposée dans les racines – varient selon l’origine géographique et le climat. Les scientifiques ont également identifié un nouveau gène régulateur de la subérine lié à l’hormone du stress hydrique. Cette étude, publiée dans la revue Nature Plants, offre des perspectives pour comprendre l’adaptation des plantes à leur environnement et rendre les cultures plus résilientes aux conditions arides.
Les racines constituent l’interface principale entre les plantes et le sol. Pour réguler l’absorption de l’eau et des nutriments, les plantes déposent dans l’endoderme – la couche de cellules qui entoure les vaisseaux transportant la sève – une barrière hydrophobe constituée de subérine (principal composant du liège). Cette barrière joue un rôle central dans l’adaptation aux contraintes environnementales telles que la sécheresse, la salinité ou les carences minérales.
Jusqu’ici, les connaissances sur la régulation de la synthèse de la subérine reposaient principalement sur une lignée de référence de l’Arabette des dames, la plante modèle en génétique végétale, cultivée en serre de laboratoire. Les scientifiques ignoraient en grande partie comment sa formation était contrôlée dans des contextes naturels.
Explorer la diversité naturelle
L’équipe dirigée par Marie Barberon, professeure associée au Département des sciences végétales de la Section de biologie de la Faculté des sciences, s’est intéressée aux variations naturelles en analysant les caractéristiques et les génomes de 284 lignées d’Arabettes provenant de différentes régions du monde. À l’aide d’un colorant fluorescent, l’équipe genevoise a quantifié le profil de formation de la subérine le long de la racine chez chacune d’elles. Elle a observé une diversité frappante dans les niveaux et les profils de dépôt de subérine.
En corrélant ces caractéristiques aux conditions climatiques des régions d’origine des Arabettes, l’équipe a constaté que les dépôts de subérine sont plus importants dans les régions présentant une forte variabilité des précipitations, des conditions plus sèches et des températures élevées. «Nos résultats indiquent que le renforcement de la barrière constitue une adaptation naturelle au stress hydrique, permettant un meilleur contrôle des échanges d’eau avec le sol», explique Jian-Pu Han, maître-assistant dans le laboratoire de Prof. Barberon et premier auteur de l’étude.
L’identification d’un nouveau régulateur génétique
Grâce à une analyse génétique à l’échelle du génome, l’équipe a identifié un gène jusqu’alors inconnu qui joue un rôle central dans la formation de cette barrière. «Ce gène agit comme un régulateur clé de la subérine: lorsqu’il est plus actif, la barrière se renforce; lorsqu’il est perturbé, elle se forme moins efficacement», poursuit Jian-Pu Han. Les biologistes ont également découvert que ce mécanisme de contrôle est lié à l’acide abscissique (ABA), une hormone végétale centrale dans la réponse aux stress environnementaux, notamment le stress hydrique.
«Nos résultats montrent que la modulation des réponses hormonales affectant le dépôt de subérine est un élément central de la stratégie d’adaptation des plantes au climat», conclut Marie Barberon. En identifiant un nouveau levier génétique permettant d’ajuster les propriétés des racines, cette étude ouvre la voie au développement de cultures plus résistantes aux stress climatiques.