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.
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.
des chercheurs 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 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.