Les plantes livrent le secret de leur étanchéité

Réseau de protéines CASPs. Ces protéines dirigent la formation localisée des cadres de Caspary, sortes de micro-filets qui confèrent aux racines des plantes leur étanchéité © Niko Geldner.

Niko Geldner, professeur au Département de biologie moléculaire végétale (DBMV) de l’UNIL, et son équipe sont parvenus à révéler la fonction d’une famille de protéines jusqu’alors inconnue. Briques essentielles dans la constitution de micro-filets étanches au niveau des racines de la plante, celles-ci permettent à l’Arabette des dames, Arabidopsis thaliana, d’optimiser la filtration des nutriments dans le sol et de se protéger contre les microorganismes omniprésents. Les résultats des chercheurs lausannois sont publiés dans l’édition du XX?? de la prestigieuse revue Nature.

Une structure connue depuis près de 150 ans
Les cadres de Caspary, « Casparian Strips » en anglais, tirent leur nom du botaniste Robert Caspary. C’est en 1865 que le scientifique allemand décrit pour la première fois ces structures présentes chez les plantes au niveau de l’endoderme, la couche cellulaire qui entoure la veine centrale de la racine. Il s’agit de cadres imperméables, qui non seulement participent au transit de l’eau, mais également aident au filtrage des nutriments et protègent les plantes contre les pathogènes. Toutes les plantes vasculaires (par ex. plantes à fruits, arbres, arbustes, herbes, céréales et fougères) en sont pourvues et ces structures peuvent être comparées aux jonctions étanches que l’on trouve dans le règne animal.
Bien que la première description des cadres de Caspary remonte à près de 150 ans, les mécanismes de leur formation demeuraient un mystère jusqu’à la découverte du groupe du Prof. Geldner.

Un barrage tridimensionnel performant
Grâce à une technique de marquage par fluorescence, les chercheurs de l’UNIL ont réussi à mettre au jour une nouvelle famille de cinq protéines - sur les quelque 25’000 protéines que compte l’Arabette des dames - et à révéler leur fonction. Baptisées «CASPs» par les scientifiques, ces protéines inédites sont codées par cinq gènes et jouent un rôle central dans la formation des cadres de Caspary. «Ces structures peuvent être comparées à des joints qui rendent étanches les espaces entre les cellules de l’endoderme racinaire, détaille Niko Geldner. Les CASPs forment une sorte de treillis sur lequel d’autres protéines vont venir se fixer pour former un polymère et créer au final un barrage tridimensionnel extrêmement performant. Cette découverte fascinante va nous permettre de mieux comprendre comment les racines sont capables de sélectionner les bons nutriments et d’éliminer les mauvais. En d’autres termes, comment les plantes se nourrissent».

Vers une agriculture plus durable
La plupart des plantes fonctionnent selon des modes fondamentalement similaires, ce qui rend les travaux de l’équipe du Prof. Geldner transposables à d’autres espèces telles que le riz, le maïs, le blé, la tomate ou encore la pomme de terre. «A terme, l’idée serait d’améliorer la prise de nutriments en élaborant des plantes nécessitant moins d’eau et d’engrais dans l’optique d’une agriculture plus durable. Sans compter que les cadres de Caspary constituent une barrière efficace contre les pathogènes, une thématique qui fait l’objet d’autres recherches dans notre laboratoire et ouvre de nouvelles voies», conclut le professeur de l’UNIL.