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"Les pétunias répandent leur parfum à l’aide de protéines persistantes : des molécules qui déplacent des composés aromatiques parfumés hors des cellules peuvent assurer la protection des plantes" par Ashley Yeager

Traduction et compléments de Jacques Hallard
jeudi 6 juillet 2017 par Yeager Ashley



ISIAS Biologie
Les pétunias répandent leur parfum à l’aide de protéines persistantes : des molécules qui déplacent des composés aromatiques parfumés hors des cellules peuvent assurer la protection des plantes
L’article d’origine de Ashley Yeager a été publié le 20 juin 2017 par Science News Plants, Cells, Genetics sous le titre « Petunias spread their scent using pushy proteins  » ; il est accessible sur ce site : https://www.sciencenews.org/article/petunias-spread-their-scent-using-pushy-proteins

Ajout d’autres références d’articles en anglais sur la protéine PhABCG1

En annexe, 4 vidéos en français sur les modes de communication des plantes

petunias

SWEET SCENT – Un doux parfum. Une protéine appelée PhABCG1 déplace des composés aromatiques à partir des cellules des pétunias, aidant ainsi les fleurs à émettre un doux parfum. Yves6 / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

[D’après Wikipédia, « Petunia est un genre de plantes herbacées vivaces ou annuelles de la famille des Solanaceae, originaires des régions tropicales d’Amérique du Sud. On dénombre une vingtaine d’espèces. Le terme de ’pétunia’ de la langue commune renvoie au genre Petunia tel que Jussieu l’avait circonscrit en 1803 avant les révisions taxinomiques de la fin du siècle passé. Le terme scientifique de Petunia traité ici, renvoie au genre Petunia circonscrit par Wijsman1 en 1990… » Article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Petunia ].

Dans la mesure où ils émettent des parfums agréables, les pétunias se montrent bien appréciés. Au lieu de laisser les composés de parfum se diffuser dans l’air, les plantes utilisent une molécule particulière, appelée protéine transporteur, pour faciliter le déplacement des composés aromatiques, selon les résultats d’une nouvelle étude qui a été publiée le 30 juin 2017 dans la revue scientifique ‘Science’ ; ces observations pourraient aider les chercheurs à envisager sur le plan génétique de nombreux types de plantes qui pourraient à la fois attirer les pollinisateurs et repousser certains ravageurs qui s’attaquent aux végétaux.

[Selon Wikipédia, « Les transporteurs membranaires sont des protéines intrinsèques à la membrane cellulaire lipidique qui permettent le transport membranaire des métabolites. Ils ont deux propriétés principales : a) être sélectifs, b) être contrôlés de façon très fine. La membrane est imperméable aux molécules hydrophiles. Ceci permet d’éviter à la cellule de perdre son contenu et permet de séparer l’intérieur de l’extérieur. Mais les réactions chimiques se déroulent pour la plupart en solution aqueuse et les transporteurs permettent de traverser la membrane pour atteindre l’endroit où ils seront utilisés. Il en existe deux grandes catégories : les canaux et les pompes.. » Article complet à lire ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Transporteur_membranaire

Par ailleurs, « Les transporteurs ABC ou transporteurs à ATP Binding Cassette forment un vaste ensemble de protéines transmembranaires dont le rôle est le transport unidirectionnel de part et d’autre de la membrane cytoplasmique de diverses substances (ions, stérols, macromolécules...)1. Ils utilisent l’hydrolyse de l’ATP comme source d’énergie pour ce transport et libèrent un groupement phosphate et de l’ADP. Ils effectuent donc d’un transport actif primaire, ligand dépendant. On trouve des transporteurs ABC chez la plupart des organismes vivants, bactéries, archées et eucaryotes. Chez l’homme, les transporteurs ABC sont en particulier abondamment exprimés dans les cellules du foie, des reins et des intestins. Chez les bactéries, ils sont souvent impliqués dans l’efflux de molécules toxiques comme les antibiotiques. Les transporteurs ABC ont une structure modulaire. Chaque moitié de transporteur est constituée d’un groupe d’hélices alpha qui créent six ponts disulfures entre les deux versants de la bicouche et font une saillie dans le cytoplasme de telle sorte que le domaine de liaison des nucléotides se trouve dans ce compartiment. Le régulateur transmembranaire de la mucoviscidose, CFTR, et le transporteur Msba font partie de cette famille de protéines, de même que les protéines de résistance aux médicaments. Ces dernières sont chargées d’éliminer les substances étrangères à la cellule et qui lui sont potentiellement délétères. Les transporteurs ABC peuvent avoir une fonction de régulation des canaux ioniques. Le récepteur des sulfonylurées (SUR) est indispensable au fonctionnement d’un canal potassique dépendant de l’ATP qui régule la sécrétion de l’insuline. La surexpression d’un transporteur ABC, la phospho-glycoprotéine(codée par le gène MDR1) est responsable de la chimio résistance de certaines tumeurs… Article complet avec notes et références à lire ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Transporteurs_ABC ].

« Ces chercheurs ont étudié méticuleusement cette protéine qui sert de transporteur pendant un certain temps », explique David Clark, un expert en biotechnologie et génétique horticoles à l’Université de Floride à Gainesville, aux Etats-Unis. Ils détiennent maintenant les connaissances sur cette protéine et les implications pourraient être importantes ».

Les plantes utilisent des parfums pour communiquer (SN : 7/27/02, p. 56).

[Voir l’article intitulé « Making Scents of Flowers - It’s time for science to close its eyes and sniff. By Susan Milius 7:44pm, July 22, 2002 – Accès conditionnel sur le site : https://www.sciencenews.org/article/making-scents-flowers ].

[Voir aussi en annexe 4 vidéos en français sur les modes de communication des plantes]

Les composés aromatiques peuvent attirer les insectes et d’autres organismes vivants qui propagent le pollen et aident les plantes à se reproduire, ou peuvent aussi repousser des animaux et des ravageurs qui s’attaquent aux plantes.

Les protéines trouvées par cette a nouvelle étude pourraient être utilisées pour intervenir pour émettre plus ou moins de composés aromatiques afin que les plantes puissent attirer davantage de pollinisateurs ou mieux se protéger.

« Effectivement, des plantes à fleurs non parfumées pourraient également être conçues pour émettre certaines odeurs, ce qui leur donnerait un avantage en termes sur le plan de reproduction et de la survie », indique Clark.

Réparer les dégâts

Les fleurs des pétunias qui ont synthétisé es quantités normales de la protéine de transport PhABCG1 (fleurs de la rangée supérieure) sont plus grandes et plus saines que les fleurs de pétunias conçus pour produire moins de cette protéines Les fleurs situées dans les rangées inférieures ont produit les niveaux les plus bas de la protéine PhABCG1 et montrent le plus de dégâts sur les pétales.

Pétunias - F. Adebesin et al / Science 2017

Les plantes obtiennent leurs parfums à partir de composés organiques volatils, qui se transforment facilement en gaz à température ambiante. Les pétunias obtiennent leur odeur suave à partir d’un mélange de benzaldéhyde, le même composé que celui qui donne aux cerises et aux amandes leur parfum fruité et à odeur de noisette, d’une part, et des phénylpropanoïdes, substances aromatiques qui sont souvent utilisées dans les parfums, d’autre part.

[Le benzaldéhyde, selon Wikipédia, « est un liquide incolore à odeur d’amande amère, c’est l’aldéhyde aromatique le plus simple. Une molécule proche du benzaldéhyde, le phényléthanal, sent la jacinthe et est utilisé en parfumerie sous le nom de hyacinthine. On utilise le benzaldéhyde dans le kirsch fantaisie (note de noyau), la colle blanche et le traitement des vins. Il est présent dans les pêches, le raisin, les fraises et les framboises, et est responsable de l’odeur des airelles… » Article complet sur le site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Benzald%C3%A9hyde

D’autre part, « Les phénylpropanoïdes sont une classe de composés organiques, dérivés de plantes, bio synthétisés à partir d’un acide aminé, la phénylalanine. Ils ont une grande variété de fonctions, comme la défense contre les herbivores, les attaques microbiennes et les autres agresseurs potentiels. Ils sont aussi composants des parois des cellules, servent de protection contre les ultraviolets, de pigments et de molécules de signal… » Article complet sir ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A9nylpropano%C3%AFde ].

Mais de bonnes odeurs sont en fait le résultat d’un compromis : si ces composés volatils s’accumulent à l’intérieur d’une plante, ils peuvent endommager les cellules de celle-ci. .

Il y a environ deux ans, le co-auteur de cette étude, Joshua Widhalm, un horticulteur de l’Université de Purdue à West Lafayette, dans l’Etat de l’Indiana aux Etats-Unis, et ses collègues, ont utilisé des simulations informatiques pour examiner la façon dont les molécules aromatiques sont transportées dans les fleurs de Petunia. Les résultats ont montré que les composés ne peuvent pas sortir des cellules assez rapidement pour éviter d’endommager la plante. Donc, les chercheurs ont émis l’hypothèse que quelque chose devait faire circuler les composés.

Dans la nouvelle étude, menée par la biochimiste de l’Université Purdue, Natalia Dudareva, et l’équipe a cherché des changements génétiques à mesure que la plante se développe partir de son stade feuillé, qui prés ente les plus bas niveaux de composés organiques volatils, jusqu’à son stade d’ouverture des fleurs, où ont été observés les niveaux les plus élevés des composés organiques volatils Au fur et à mesure que les fleurs s’ouvraient et que les niveaux de parfum atteignaient au maximum, le gène PhABCG1 était la plus active : les niveaux de cette protéine passe à une concentration de plus de 100 fois plus élevés que lors de la période du stade feuillé, ont rapporté les chercheurs.

L’équipe a alors utilisé des plantes de Pétunia génétiquement conçues pour produire 70 à 80 pour cent de moins de la protéine PhABCG1. Par rapport aux Pétunias ordinaires, ces plantes ont libéré environ la moitié des composés aromatiques parfumés, et les teneurs à l’intérieur des cellules de la plante augmentaient pour doubler, ou plus, les niveaux normalement observés. Les images obtenues des cellules montrent que l’accumulation a entraîné une détérioration des membranes cellulaires.

Beaucoup de travail a été fait pour identifier les gènes et les protéines qui génèrent des composés aromatiques, explique Clark. Mais cela semble être la première étude à avoir identifié une protéine transporteur pour déplacer ces composés et les diriger hors de la cellule. « C’est un important résultat » a-t-il déclaré.

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Citations

F. Adebesin et al. Emission of volatile organic compounds from petunia flowers is facilitated by an ABC transporter. Science. June 30, Vol. 356, p. 1386. doi : 10.1126/science.aan0826.

Further Reading - Lectures complémentaires

S. Milius. Making scents of flowers. Science News, Vol. 162, July 27, 2002, p. 56.

S. Milius. Floral curve test shows what’s great for a moth is not so good for a flower. Science News Online, June 27, 2017. 

L. Hamers. Genetic switch offers clue to why grasses are survival mastersScience News. Vol. 191, April 15, 2017, p. 12.

http://www.isias.lautre.net/local/c...

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Autres références d’articles en anglais sur la protéine PhABCG1

Regulators of floral fragrance production and their target genes in petunia are not exclusively active in the epidermal cells of petals. Van Moerkercke A1, Galván-Ampudia CS, Verdonk JC, Haring MA, Schuurink RC. Author information - J Exp Bot. 2012 May ;63(8):3157-71. doi : 10.1093/jxb/ers034. Epub 2012 Feb 15. Source : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22345641

The PhABCG1 promoter is activated by ODORANT1. (A) Constructs ... https://www.researchgate.net/.../22...... - Traduire cette page - See figure : ’The PhABCG1 promoter is activated by ODORANT1. (A) Constructs used for...’ from publication ’Regulators of floral fragrance production and their ...

Structure of PhABCG1 and the encoded protein.(A) The genomic ... https://www.researchgate.net/.../22...... - Traduire cette page - Structure of PhABCG1 and the encoded protein. (A) The genomic region consists of eight exons (red) and seven introns (blue). The UTRs are in yellow. The 2 kb ...

Gene identified that produces protein that helps volatile chemicals be released from flowers - June 30, 2017 by Bob Yirka report - Photo.
Read more at : https://phys.org/news/2017-06-gene-protein-volatile-chemicals.html#jCp

How plants release their fragrant molecules - Petunias actively pump out volatile odor compounds with the help of protein transporters, study finds. By Michael TorricePhoto : Petunias release volatile molecules at night to attract pollinators. Credit : Shutterstock – Source : http://cen.acs.org/articles/95/i27/plants-release-fragrant-molecules.html

Emission of volatile organic compounds from petunia flowers is facilitated by an ABC transporter - Posted on 2017630 by CASPER_KU - http://science.sciencemag.org/cgi/content/short/356/6345/1386?rss=1

« Plants synthesize a diversity of volatile molecules that are important for reproduction and defense, serve as practical products for humans, and influence atmospheric chemistry and climate. Despite progress in deciphering plant volatile biosynthesis, their release from the cell has been poorly understood. The default assumption has been that volatiles passively diffuse out of cells. By characterization of a Petunia hybrida adenosine triphosphate–binding cassette (ABC) transporter, PhABCG1, we demonstrate that passage of volatiles across the plasma membrane relies on active transport. PhABCG1 down-regulation by RNA interference results in decreased emission of volatiles, which accumulate to toxic levels in the plasma membrane. This study provides direct proof of a biologically mediated mechanism of volatile emission ». Posted in science – Source : http://axon.korea.ac.kr/2017/06/30/emission-of-volatile-organic-compounds-from-petunia-flowers-is-facilitated-by-an-abc-transporter/

Now We Know How Plants Get Their Message Out - Jun 30, 2017 @ 12:23 AM 255 2 FREE Issues of Forbes - Sam Lemonick, Contributor - Opinions expressed by Forbes Contributors are their own. - Next time you stop to smell the roses, give a thought to the proteins that made it possible. Scientists have figured out for the first time how flowers get scent molecules from inside their cells out into the air. Photo. Source : https://www.forbes.com/sites/samlemonick/2017/06/30/now-we-know-how-plants-get-their-message-out/#3696b82a74a6

Releasing plant volatiles, as simple as ABC - Franziska Eberl, Jonathan Gershenzon + See all authors and affiliations - Science  30 Jun 2017 : Vol. 356, Issue 6345, pp. 1334-1335 - DOI : 10.1126/science.aan8291 - Article Figures & Data Info & Metrics eLetters PDF – Source : http://science.sciencemag.org/content/356/6345/1334.full

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Annexe

4 vidéos en français sur les modes de communication des plantes

La communication des plantes - YouTube  4:57 30 oct. 2015 - Ajouté par permaculture agroécologie etc... Les plantes communiquent entre elles, avec les animaux et avec le climat ... Ici une conférence ... – Source : https://www.youtube.com/watch?v=dupJ0c-

Communication des plantes 1/3 (fascinant) - vidéo Dailymotion  19:24 1 avr. 2009 - http://www.dailymotion.com/user/nature-boy-79/video/x8ufgy_communication-des-arbres-13-fascina_travel

Communication des plantes 2/3 (fascinant) par nature-boy-7 - http://www.dailymotion.com/video/x8ufcw_communication-des-plantes-2-3-fasci_webcam

Communication des plantes 3sur3 FIN (fascinant) par QT - http://www.dailymotion.com/video/xf4vsl_communication-des-plantes-3sur3-fin_webcam

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et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 04/07/2017

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