Pour la Science - Direction des sciences du vivant - CEA

particulier d’une longue nuit, qui ne re p r é-sente qu’un faible apport énerg é t i q u e ,s u ffit pour changer le comportement dela plante : par exemple, il empêche la floraisonchez une plante de jour court.Une fois de plus, c’est avec l’arabettedes Dames et la méthode génétique quel’on a percé le mystère. A r a b i d o p s i s n ’ e s tpourtant pas un modèle idéal. C’est uneplante de jours longs facultative : elle fleuritplus vite quand les jours sont longs (parexemple 16 heures de lumière ) : enviro nq u a t re semaines au lieu de huit ; mais ellen’a pas un besoin absolu de jours longs(elle peut fleurir quand les jours sontcourts). Or certains mutants d’arabette,dont le mutant constans (C O), ne perçoiventpas la photopériode et fleurissent avecre t a rd, même si les jours sont longs. Le gènec o n s t a n s, altéré chez le mutant C O, a étéidentifié, ce qui a permis d’analyser larépartition dans l’espace et dans le tempsde la quantité d’A R N messager et de la protéinecorre s p o n d a n t s .L’ARN et la protéine CO sont présentsdans les cellules de la feuille. Puisque lesmutants c o n s t a n s fleurissent tard i v e m e n t ,on peut en déduire que la protéine C Ostimule la floraison. Effectivement, desplantes où l’on provoque par génie génétiqueune forte synthèse de cette moléculefleurissent très vite. L’équipe de Georg eCoupland, de l’Institut Max Planck deCologne, s’est donc penchée sur son moded’action. Elle a découvert deux pro p r i é t é sinattendues. Tout d’abord, la quantité del ’A R N messager codant la protéine C O s u i tun rythme circ a d i e n : elle est élevée la nuit,baisse le matin et remonte en fin d’aprèsmidi.Ces oscillations sont quasiment lesmêmes que les jours soient courts ou longs.Elles se poursuivent pendant quelquesjours même dans l’obscurité totale : ellesne dépendent donc pas de la lumière, maisde l’horloge interne de la plante.L’origine dela floraison : la feuilleÀ cette variation de concentration d’A R Nmessagers de C O, se superpose une régulationde la protéine C O elle-même par lal u m i è re. En effet, alors que certainesp rotéines restent stables durant des heure sv o i re des jours dans les cellules, d’autre ssont dégradées (découpées puis re c y c l é e s )en quelques secondes par un complexeenzymatique, le protéasome. Or G. C o u-pland et ses collègues ont découvert quela protéine C O est stabilisée par la lumièreet dégradée par l’obscurité.Ainsi, durant les périodes de jourscourts, l’A R N messager de C O n’est jamaisp roduit en présence de lumière, ce quiempêche l’accumulation de la pro t é i n e ,et la floraison. Au contraire, quand les jourss’allongent, il existe un moment, en find’après-midi, où la quantité d’A R N m e s-sagers est suffisante et où la protéine C Op roduite est stabilisée par la lumière. Ellepeut alors s’accumuler et activer la floraison(voir l’encadré ci-dessous).C’est donc la coïncidence entre la synthèsede l’A R N messager de la protéine C Oet la stabilité de cette dernière qui expliquel ’ e ffet de la photopériode sur la floraison.L a p rotéine C O était-elle le florigènere c h e rc h é ? Migrait-elle jusqu’à la pointede la tige ? Non. En effet, une autre protéine,F T (Flowering locus T), était aussiun florigène potentiel. Elle avait été identifiéeen 1999 conjointement par l’équipede Detlef Weigel, à l’Institut Salk de SanDiego, et celle de Takashi Araki, de l’Universitéde Kyoto, en tant que stimulateurde la floraison. Une plante qui enest privée fleurit tardivement. Si auL E R O L E D E L A P H O T O P É R I O D EMéristème apicalaefProtéine FDConcentrationde l’ARN messagerde la protéine COProtéine CObTigeMigration dela protéine FTcGèneFTProtéine FTdTube criblé8] Biologie végétale © Pour la Science - n° 381 - Juillet 2009