Une recherche innovante sur la pollinisation devrait stimuler l'agriculture
Pour une plante, il est important d'être belle, de sentir bon et d'avoir bon goût. C'est ce qui lui permet d'être pollinisée par les insectes ou de petits animaux qui transportent le pollen de fleur en fleur. Mais quels sont les processus biologiques utilisés par les plantes pour créer ces signaux destinés aux pollinisateurs? Le Dr Monica Borghi, bénéficiaire d'une bourse Marie Sklodowska-Curie, et travaillant alors à l'Université de Wageningue aux Pays-Bas, a étudié le développement de ces caractéristiques. «Les plantes attirent les pollinisateurs grâce à une série de composés produits dans les fleurs, comme des molécules parfumées et colorées ou un nectar comestible. Nous voulions mieux comprendre comment la production de ces caractéristiques florales contribue à la réussite de la pollinisation des cultures», explique le Dr Borghi. En assurant un rendement plus élevé et une meilleure qualité des fruits et légumes, la pollinisation contribue pour plus de 200 milliards d'euros aux revenus de l'agriculture mondiale. Le processus de pollinisation permet aux plantes d'être fertilisées. Si certaines cultures telles que le blé, le maïs et le riz s'autopollinisent, de nombreuses autres, dont les fraises, les pommes, les poires, les oignons, les melons et le café, nécessitent l'aide des animaux. Il est donc important de comprendre les éléments qui attirent et récompensent les animaux pollinisateurs, car cela permettrait de mettre au point de nouvelles procédures basées sur la biologie pour améliorer le rendement et la qualité des cultures. Travaillant dans le laboratoire de biologie des plantes de Harro Bouwmeester, le Dr Borghi a étudié une plante, l'Arabidopsis, pour étudier les composés chimiques, ou métabolites, que les plantes produisent et libèrent à partir des fleurs. Ceux-ci comprennent le nectar et le pollen, qui sont composés de sucres, de protéines et d'autres molécules biologiques produisant des parfums et des couleurs. «L'Arabidopsis est une plante de la famille du chou. Dans cette famille, la pollinisation est importante pour la production de graines. C'est le cas du colza et de nombreux légumes de la famille des brassicacées, dont les choux», déclare le Dr Borghi. Le génome d'Arabidopsis a été séquencé en 2001 et l'on dispose d'une importante base de données sur les gènes de cette plante, utilisable pour identifier les gènes régulant la production des parfums, des couleurs et du nectar. Au cours du projet de deux ans, qui s'est achevé en juin, le Dr Borghi a extrait à partir de fleurs congelés les composés chimiques responsables de la couleur et de l'odeur ainsi que les sucres et protéines contenus dans le nectar. Ces composés ont ensuite été analysés grâce à diverses techniques de chromatographie et de spectrométrie. Elle a ensuite tenté de corréler ces données avec les informations génétiques. «Nous tentons de déterminer quels sont les gènes qui contrôlent la production des signaux pollinisateurs dans les fleurs», explique le Dr Borghi. Pour évaluer si un attribut particulier rend une fleur plus ou moins attractive pour les animaux pollinisateurs, elle a réalisé des expériences avec des syrphes. Elle a pour cela utilisé une variété knock-out d'Arabidopsis contenant des gènes désactivés de façon à empêcher la production de certains métabolites à l'origine du parfum, de la couleur et du nectar des fleurs. «Pour ces expériences, nous avons donné aux mouches la possibilité de choisir entre la plante de type sauvage et les plantes présentant un gène désactivé, puis nous avons enregistré leurs préférences. Les résultats préliminaires montrent que les mouches ont rapidement distingué et appris à visiter les plantes qui offrent les récompenses les plus abondantes, par exemple plus de nectar», déclare le Dr Borghi. «Nous avons produit une grande quantité de données sur l'expression des gènes et la composition des métabolites au cours du développement floral et nous espérons maintenant valider de nouvelles hypothèses sur la façon dont les plantes régulent la production de parfum, de couleur et de nectar», ajoute-t-elle. Le projet se poursuit actuellement à l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes à Postdam-Golm, en Allemagne.
Mots‑clés
MEPOL, pollinisation, signaux des fleurs, communication chimique et visuelle, nectar, Arabidopsis
