Un point de contrôle épigénétique pour la croissance des plantes et la biosynthèse de la lignine

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le  16 février 2023
En utilisant une forme éditée de l'Histone 3 chez la plante modèle Arabidopsis, des chercheurs français (LPCV-CEA/CNRS/INRAE/UGA et IBMP-CNRS de Strasbourg), et israéliens (Université de Jérusalem), ont étudié le véritable rôle du résidu Lysine 27 de l'Histone 3 et des modifications épigénétiques associées. Cette approche unique leur a permis de révéler de nouvelles fonctions dans la régulation fine des programmes développementaux, avec un impact sur la stature de la plante et la production de lignine.
Comprendre comment les plantes adaptent l'organogenèse à leur environnement est un enjeu considérable aussi bien pour la science fondamentale que pour le secteur agricole. Les régulations épigénétiques et dynamiques chromatiniennes jouent un rôle clé dans ce processus. De grands progrès ont été réalisés dans l'identification de régulateurs génétiques et épigénétiques, mais leur étude à l’aide de lignées perte ou gain de fonction a généré des conclusions principalement corrélatives entre contexte chromatinien et développement. De plus, nombre de ces mutants apparaissent peu exploitables en raison de la sévérité et du caractère pléiotropique de leurs phénotypes. Un des défis dans l’étude de ces processus est donc de développer des outils permettant de manipuler avec précision certaines marques épigénétiques, afin d’en saisir les aspects mécanistiques les plus fins et d’en visualiser les effets sur l’architecture des plantes.

La production de plantes d'Arabidopsis qui accumulent un variant de l’Histone H3 dépourvu de Lysine 27 a permis de révéler des effets sur la production de cals, la floraison et l’architecture de la plante. En effet, ce variant induit une floraison précoce, la formation d’une tige très courte, et une production de xylème plus importante. Les données transcriptomiques et métaboliques obtenues ont permis de corréler ces phénotypes à la dérégulation de voies essentielles au bon développement des plantes. Ces données montrent en particulier un recablage des flux métaboliques dans la voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes, avec un effet sur le métabolon spécifique de la voie de biosynthèse de la lignine.

Ces découvertes, publiées dans la revue New Phytologist, positionnent les variants H3 dépourvus de Lysine 27 comme des outils candidats pour améliorer la régénération, ou accentuer certains traits développementaux pour l’adaptation des plantes cultivées à leur environnement.

Des plantes d’Arabidopsis qui expriment une forme modifiée de l’histone H3 (K27A, substitution de la Lysine 27 en Alanine) présentent plusieurs différences morphologiques avec des plantes contrôles qui expriment une histone H3 non modifiée (WT) : meilleure prolifération des cals, floraison précoce et tige non allongée, défauts de types cellulaires sur l’épiderme et dans les couches inférieures de la tige.
Figure : Des plantes d’Arabidopsis qui expriment une forme modifiée de l’histone H3 (K27A, substitution de la Lysine 27 en Alanine) présentent plusieurs différences morphologiques avec des plantes contrôles qui expriment une histone H3 non modifiée (WT) : meilleure prolifération des cals, floraison précoce et tige non allongée, défauts de types cellulaires sur l’épiderme et dans les couches inférieures de la tige. © Christel Carles
Publié le  16 février 2023
Mis à jour le  23 février 2023