Des chercheurs du département de biochimie de l'Institut indien des sciences (IISc) ont découvert un mécanisme longtemps recherché, utilisé par les plantes terrestres primitives telles que les bryophytes (y compris les mousses et les hépatiques), pourréguler la croissance des plantes– un mécanisme qui a également été conservé chez les plantes à fleurs apparues plus récemment.
L'étude, publiée dans la revue Nature Chemical Biology, porte sur la régulation non classique de la protéine DELLA, un régulateur de croissance majeur capable d'inhiber la division cellulaire chez les plantes embryonnaires (plantes terrestres).
« La protéine DELLA agit comme un ralentisseur, mais si ce ralentisseur est constamment présent, la plante ne peut pas se développer », explique Debabrata Laha, professeur associé de biochimie et co-auteur de l’étude. La dégradation des protéines DELLA est donc essentielle à la croissance des plantes. Chez les plantes à fleurs, la protéine DELLA est dégradée lorsque la phytohormonegibbérelline (GA)Elle se lie à son récepteur GID1, formant le complexe GA-GID1-DELLA. Par la suite, la protéine répressive DELLA se lie aux chaînes d'ubiquitine et est dégradée par le protéasome 26S.
Il est intéressant de noter que les bryophytes furent parmi les premières plantes à coloniser la terre ferme, il y a environ 500 millions d'années. Bien qu'elles produisent la phytohormone gibbérelline (GA), elles sont dépourvues du récepteur GID1. Ceci soulève la question suivante : comment la croissance et le développement de ces premières plantes terrestres étaient-ils régulés ?
Les chercheurs ont utilisé le système CRISPR-Cas9 pour inactiver le gène VIH correspondant, confirmant ainsi le rôle de VIH. Les plantes dépourvues d'enzyme VIH fonctionnelle présentent de graves anomalies de croissance et de développement, ainsi que des anomalies morphologiques, telles qu'un thalle dense, une croissance radiale altérée et l'absence de calice. Ces anomalies ont été corrigées en modifiant le génome de la plante afin de ne produire qu'une seule extrémité (l'extrémité N-terminale) de l'enzyme VIH. Grâce à des techniques de chromatographie avancées, l'équipe de recherche a découvert que cette extrémité N-terminale contient un domaine kinase qui catalyse la production d'InsP₈.
Les chercheurs ont découvert que DELLA est l'une des cibles cellulaires de la kinase VIH. De plus, ils ont observé que le phénotype des plantes déficientes en MpVIH était similaire à celui des plantes de Miscanthus multiforme présentant une expression accrue de DELLA.
« À ce stade, nous cherchons à déterminer si la stabilité ou l'activité de DELLA est accrue chez les plantes déficientes en MpVIH », explique Priyanshi Rana, doctorante au sein du groupe de recherche de Lahey et première auteure de l'article. Conformément à leur hypothèse, les chercheurs ont constaté que l'inhibition de DELLA corrigeait significativement les défauts de croissance et de développement des plantes mutantes MpVIH. Ces résultats suggèrent que la kinase VIH régule négativement DELLA, favorisant ainsi la croissance et le développement des plantes.
Les chercheurs ont combiné des méthodes génétiques, biochimiques et biophysiques pour élucider le mécanisme par lequel l'inositol pyrophosphate régule l'expression de la protéine DELLA chez cette bryophyte. Plus précisément, l'InsP₈, produit par MpVIH, se lie à la protéine MpDELLA, favorisant sa polyubiquitination, ce qui entraîne la dégradation de cette protéine répressive par le protéasome.
Les recherches sur la protéine DELLA remontent à la Révolution verte, lorsque des scientifiques ont exploité, sans le savoir, son potentiel pour créer des variétés semi-naines à haut rendement. Bien que son mécanisme d'action fût alors inconnu, les technologies modernes ont permis aux scientifiques d'utiliser l'édition génomique pour manipuler la fonction de cette protéine, augmentant ainsi efficacement les rendements agricoles.
« Face à la croissance démographique et à la diminution des terres arables, l’augmentation des rendements agricoles est devenue cruciale », a déclaré Raha. Étant donné que la dégradation de DELLA régulée par InsP₈ peut être largement répandue dans les plantes embryonnaires, cette découverte pourrait ouvrir la voie au développement de cultures à haut rendement de nouvelle génération.
Date de publication : 31 octobre 2025