Les racines des Angiospermes sont directement sensibles à la lumière transmise par les tissus depuis les parties aériennes

Pour BCPST, PrépaCAPES et PrépaAgreg
Thème : développement des végétaux, lumière, signalisation

Couverture du journal Science Signaling. Image: MRINAL NAG/skydie/themacx/iStockphoto.com adapted by C. Bickel/Science

On sait que les plantes utilisent la lumière comme source d'énergie mais aussi comme signal contrôlant leur physiologie et leur développement (ouverture/fermeture stomates, phototropisme, floraison...). On pense essentiellement aux organes aériens, même si certaines graines dans le sol dépendent au moins partiellement de la lumière pour leur germination. 

Pour les développements des appareils souterrains et notamment racinaires, on pense à l'effet de la gravité (gravitropisme) et aussi aux signaux hormonaux dont certains sont produits dans les parties aériennes et sont transportées dans les parties racinaires (l'auxine notamment).  

Des chercheurs allemands et coréens viennent de publier dans le journal Science Signaling une étude qui démontre que les cellules racinaires sont aussi directement sensibles à la lumière et que les tissus végétaux agissent comme des fibres optiques qui transmettent de la lumière vers les tissus souterrains. Ils ont réussi à activer l'expression de certains gènes dans la racine en n'illuminant que les feuilles et en recouvrant la surface du sol pour qu'aucune lumière n'y pénètre. A ce stade, on peut penser qu'un signal hormonal a été produit dans les feuilles et transmis vers les racines.

Mais les chercheurs ont découvert que du phytochrome B (une chromoprotéine composé d'un chaine peptidique et d'un groupement tétrapyrrolique ouvert) est exprimé dans les racines. Ce phytochrome répond au rouge proche et au rouge lointain tout comme celui des feuilles. Il active un facteur de transcription HY5. Et lorsqu'on empêche le phytochrome B ou ce facteur de transcription de s'exprimer spécifiquement dans les racines la réponse à la lumière de la croissance des racines est abolie.

Les longueurs d'onde les mieux transmises vers les racines par les tissus végétaux correspondent justement à celles qui activent le phytochrome B. Ce sont les faisceaux de xylème et de phloème qui les transmettent le mieux. La quantité est très faible mais suffisante pour activer le phytochrome. La transmission de la lumière est nettement plus rapide que la production d'hormones dans la tige feuillée et son transport vers les racines.

Maintenant, il s'agit de comprendre la signification physiologique de cette perception lumineuse et pas seulement chez Arabidospsis thaliana en laboratoire mais aussi chez les plantes sur le terrain avec les variations lumineuses naturelles.

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