Cours : Les phytohormones, biosynthèse, transport, et perception

search
Merci de partager cette page sur les réseaux
Télécharger en PDF S'entrainer (QCM)

Introduction :

 

En 1758, SACHS émet une théorie : sous l’effet d’un stimulus exogène, un messager peut être synthétisé, transporté puis amené à agir dans un organe de la plante.

Aujourd’hui, on sait que la coordination fonctionnelle entre organes est contrôlée par les hormones. Or on distingue les hormones par défaut liées aux animaux. On devrait donc les appeler phytohormones.

Les facteurs de croissance peuvent-être :

-          Tout ce qui active ou module la croissance d’un organisme. Cela devrait être synonyme d’hormone mais des gens élargissent énormément sa définition.

-          Ce que l’on ajoute dans la nourriture, les sols, les milieux de culture… pour accélérer la croissance. Chez les végétaux, tout ce que l’on met dans le milieu de culture peut-être considéré comme facteur de croissance, mais on les appelle aussi hormones de croissance.

 

Le transport se fait par la sève ou de cellule à cellule… Il peut être modulé par un stimulus exogène (lumière, gravité…) ou même endogène (horloge interne).

La définition  au sens strict de phytohormone est : substance organique non nutritive qui à très faible concentration agit sur la croissance, le développement et la coordination fonctionnelle entre organes (<mM).

 


 

A-Les méthodes de dosage :

1-   Les tests biologiques :

a-      Histoire de la découverte de l’auxine :

(doc1) Quand un caryopse germe une membrane fine peut être percée. C’est le coléoptile. Elle contient les premières feuilles de la plante. Celle-ci s’oriente vers la lumière.

Sur ce coléoptile, on a une zone terminale de mitose et une zone plus proximale d’élongation cellulaire.

(doc2) Expérience de Darwin :

On observe une courbure vers la lumière du coléoptile. Cette courbure se fait au niveau de la zone d’élongation.

Même expérience mais :

            - Sans l’extrémité du coléoptile : pas de courbure

            - En couvrant l’extrémité avec un cache : pas de courbure

            - En couvrant la zone en dessous de l’extrémité (la lumière n’arrive qu’à l’extrémité) : on observe une courbure en arrière du cache.

CONCLUSION : l’extrémité détecte la lumière.

(doc3) Ces expériences ont étés reprises par BOYEN- JENSEN en 1913 :

-          En décapitant le coléoptile, celui-ci n’est pas mort et est toujours capable d’une réponse.

On observe sur les documents que le mica et le beurre bloquent la réponse. Cependant, le messager passe dans l’agar. On en déduit donc que le messager se déplace dans l’eau.

-          Lorsqu’on intercale le mica à moitié seulement, on observe qu’il y a courbure seulement quand le mica est placé du côté de la lumière. On en conclue que le messager se déplace du côté opposé de la lumière.

(doc4) Expériences de Went (1928) :

On décapite l’extrémité du coléoptile précédemment exposé à la lumière, puis on la pose sur un bloc d’agar. Ce bloc d’agar est ensuite placé de façon dissymétrique sur le coléoptile décapité (du côté opposé à la lumière).

On observe une réponse : le messager s’est accumulé dans l’agar puis s’est déplacé jusqu’à la zone d’allongement cellulaire induisant un allongement cellulaire de la partie opposée à la lumière (du côté de la lumière il ne se passe rien). On observe alors une courbure d’un angle alpha.

Cette courbure est proportionnelle à la quantité de messager contenu dans l’agar.  Went a ainsi réalisé une courbe étalon de l’angle alpha en fonction du nombre de capuchons posés sur l’agar.

Went a donc isolé et dosé une substance dont il ignorait pourtant la nature. Cette substance aujourd’hui connue est l’auxine. Elle a été découverte en 1934.

Il a donc proposé un model avec l’avoine (doc5) permettant de doser à partir de la courbe étalon la quantité d’auxine contenue dans n’importe quel organe de n’importe quel végétal.

L’acide abcissiqueest antagoniste de l’auxine. On peut donc doser cet acide en mesurant de combien il fait varier l’angle alpha. On obtient ainsi une nouvelle courbe étalon.

b-     Les autres tests biologiques :

Les Gibbérellines :

On peut faire deux tests avec elles : - sur la germination : sur des caryopses en germination, plus il y a de gibbérellines, plus l’albumen sera digéré.  

-   sur l’élongation après la germination.

(doc6) Les gibbérellines activent la transcription et la traduction des gènes codant pour l’alpha-amylase qui digère l’amidon en glucose. Il existe donc une proportionnalité entre la quantité de gibbérellines et la quantité de glucose finale. On peut donc construire une courbe étalon.

Le pourcentage de germination augmente proportionnellement à la quantité de gibbérellines (levée de dormance).

L’acide abcissiqueest également antagoniste des gibbérellines. On peut donc refaire une courbe étalon en observant son influence sur la levée de dormance.

 

(doc7) Les Cals :ce sont des massifs de cellules indifférenciées qui grossissent. Ils sont sensibles à la quantité de cytokine. Or, chaque cytokine est différente. On n’obtiendra donc pas la même courbe pour chacune d’entre elles. Ce test ne marche donc pas, sauf si on connait d’avance de quelle cytokine il s’agit.

 

La triple réponse de l’éthylène :

En présence d’éthylène, on observe un arrêt de la croissance, une courbure et un épaississement. On peut donc faire des tests de proportionnalité entre la quantité d’éthylène présente et l’intensité de cette triple réponse et construire une courbe étalon.

Dans ces expériences, on a un problème de sensibilité : on a un facteur 5 (on fera la différence entre 0,1 et 1).

On a également un problème de seuil : on n’arrive pas à aller en dessous de 1 ng.

2-   Les tests semi-modernes :

a-      Les tests immunologiques :

On aura plus de sensibilité (2 chiffres après la virgule), mais on garde le même seuil.

Ces tests sont développés avec l’auxine. C’est une molécule très petite, trop petite pour que l’organisme puisse développer des anticorps. On dit que c’est un HAPTENE.

 

(doc8) Les médecins ont développés une technique : pour les coller à une grosse molécule qu’on peut produire en grosse quantité,  comme une protéine. On les fixe en injectant du formol dans le milieu.

On injecte le tout à un animal qui va produire les anticorps correspondants. On récupère le sérum de l’animal contenant ces anticorps qui sont alors capables de reconnaitre l’haptène même lorsqu’il n’est pas fixé à la grosse molécule. On a donc forcé l’animal à produire des anticorps qu’il ne savait pas produire autrement.

 

Test Elisa…

 

(doc9) Test RIA de l’AIA :

On fait un revêtement des puits avec des anticorps. On sature donc le milieu en anticorps. Tous les puits étant identiques, on en déduit qu’il y a la même quantité d’anticorps dans chaque puits.

On met de l’auxine radioactive à concentration constante (6 molécules par puits).

On rajoute alors dans le milieu de l’auxine non radioactive en concentration variable dans chacun des puits. Il y aura alors compétition entre les molécules d’auxine radioactives et non radioactives pour les anticorps.

On obtiendra une courbe étalon ce qui nous permettra de doser l’AIA dans une plante non radioactive.

 

 

b-     Les dosages physico-chimiques :

Cela consiste en la purification puis le dosage d’hormones.

On peut purifier les hormones par chromatographie par exemple et doser avec un spectrophotomètre (de masse ou à infrarouges…).

 

Exemple de la méthode de purification de l’auxine :

Il faut 10 kg de citrons jeunes pour obtenir 6,5 mg d’auxine !

L’auxine a la propriété de se mélanger en phase aqueuse ou organique selon le pH du milieu :

- Plus le milieu est acide, plus il y aura de H+ dans le milieu. L’auxine sera présente sous la forme COO-. Elle se mélange alors à l’eau.

- A l’inverse, plus le milieu est basique, moins il y aura de H+ dans le milieu. L’auxine se présente sous la forme COOH et se mélangera à la phase organique.

 

C’est en utilisant ces propriétés qu’on purifie l’auxine, en la faisant passer d’une phase à l’autre, laissant derrière elle les contaminants.

 

Inconvénient :la méthode est longue et très couteuse. C’est pour cela que l’on a développé des hormones de synthèse qui lui ressemble, plus facile à obtenir et moins cher à produire.

B-  La biosynthèse et le transport :

1-   Les phytohormones terpéniques :

a-      Généralités sur les terpènes :

C’est une grande famille, on en découvre encore toutes les semaines.

Les terpènes sont parfois classés avec les lipides, ce sont des polymères d’isoprène  présents chez tous les êtres vivants.

(doc10) L’isoprène est une molécule en C5 

Il est synthétisé sous forme active par 2 voies :

            -une voie chloroplastique = voie MEP : chez les bactéries.

            -une voie cytoplasmique = voie MEV (pour mévalonate) : chez les animaux et les végétaux.

Les enzymes et les étapes sont différentes, les produits intermédiaires sont différents également, mais le produit final est le même. L’isoprène va donc donner l’ensemble de tous les terpènes qui sont soit dans le cytoplasme, soit dans le chloroplaste.

(doc11) On classe les terpènes en fonction du nombre de molécules en C5 qui le composent (voir document fournit en cour).

Chez les végétaux, on a découvert que les cytokines les plus abondantes sont synthétisées à partir de ces molécules en C5 et non à partir de la dégradation d’acides nucléiques comme c’est le cas chez les animaux.

 

b-     Exemple de la biosynthèse des Gibbérelline :

Les Gibbérellines appartiennent aux diterpènes.

(doc 11 et 12) Cette synthèse se fait à partir d’un précurseur, le géranyl géranyl diphosphate (GGPP).

Le GGPP est une molécule linéaire qui va être cyclisée en kaurène qui va subir une série de modifications sur les groupements latéraux et la perte d’un carbone. On obtient donc le GA12-aldéhyde.

Après une autre série de modifications sur les groupements latéraux on obtient une série de Gibbérellines (environ 120 formes différentes de Gibbérellines). Toutes ces formes de Gibbérellines sont plus ou moins actives (hormones), certaines sont même inactives.

Le dosage hormonal est problématique car il n’y a pas toujours le récepteur de l’hormone. Ici en plus, il y a des formes inactives ce qui rend la tâche encore plus problématique.

 

 

 

le

na

L’étude de mutants (doc13) :

 

 


    kaurène                                         GA12aldéhyde                                         GA20              GA1

 

 

 


On a découvert que le mutant nain ne synthétisait pas la GA1(par méthodes de dosage). Or on sait que la GA20 donne la GA1. On émet donc l’hypothèse qu’il y a une mutation entre les deux. En faisant des croisements et des dosages, on montre que c’est l’enzyme qui est mutée.

 

le

                       

 


 

GA1

active

GA20

inactive

 

 

               

 

 

Hypothèse 1 :la GA20inactive s’accumule dans la plante.

 

On découvre alors le mutant nana encore plus petit que le mutant nain. Il n’accumule aucune Gibbérelline endogène.

 

le

                       

 

GA20 un peu

active

GA1

active

 

 

               

 

 


Hypothèse 2 :dans le mutant le (nain), la GA20permet de grandir un peu plus que le mutant na. Autrement dit, la GA20doit être un peu active quand même.

 

 

GA3

le

On a découvert qu’il y avait une autre voie :

 


 

GA1

active

GA20

 inactive

GA12aldéhyde                                                                       

 


 

GA4

Hypothèse 3 :peut être que la GA20n’est pas un peu active, mais inactive, et que c’est la GA3ou la GA4qui est active.

 

Par des méthodes radioactives, on a réalisé une dernière expérience : on a synthétisé de la GA20 radioactive que l’on a introduit dans le mutant le et on n’a pas récupéré du GA1 radioactif mais du GA8 inactif.

 

Hypothèse 4 :La mutation le serait partielle. La GA20 n’est pas une forme active

 


Normal

Mutant le

 

GA8

GA1

GA20

Mutant na

 

 


Conclusion :avec les avancées technologiques, on revoit les hypothèses précédentes.

L’étude de la synthèse des Gibbérellines est complexe car :

            - On travaille à de faibles concentrations donc on est dépendant des techniques et de leur avancée (seuils et sensibilités).

            - Certaines formes de Gibbérellines sont inactives.

Parfois on ajoute de l’hormone et on regarde l’effet que cela produit sur la plante.

            - Certaines formes de l’hormone sont transportées : parfois elles sont présentes en faibles concentrations qu’on ne pourra pas doser. Par exemple : une hormone trouvée dans la feuille en quantité abondante qui n’aura pas d’effet sur celle-ci mais dans la racine. On ne pourra donc pas la doser dans les racines.

 

c-       Biosynthèse des phytohormones terpéniques :

(doc 14)Les cytokinines sont synthétisés à partir du précurseur des terpènes.

Cette biosynthèse conduit à la synthèse de zéatine qui est une cytokinine.

L’acide abcissique :dans sa voie de synthèse, on a des caroténoïdes (pigments à chaine carbonatée). Il existe des déshydrogénases qui dégradent les carogénates en petits morceaux dont l’acide abcissique (et des molécules volatiles, odorantes).

Chez les champignons l’acide abcissique est directement synthétisé à partir de l’IPP par une enzyme.

 

2-   Les phytohormones issues d’aminoacides :

a-      La biosynthèse de l’AIA :

(doc15) La synthèse d’auxine se fait à partir du tryptophane

Chez certaines plantes, des étapes (souvent 1 et 2) sont inversées.

Exemple de l’Agrobactérium  tumefaciens = la bactérie des galles.

Cette bactérie est capable d’entrer  dans la blessure d’une plante et d’envoyer de l’ADN-T dans les cellules saines de la plantes (au fond de la blessure). Cet ADN-T va s’intégrer aux chromosomes des cellules saines (on ne sait pas encore comment).

Dans l’ADN-T, il y a des gènes qui codent pour des enzymes de la synthèse de l’auxine. On observe dans les cellules infectées une dérégulation hormonale (ou surdosage hormonal) et par conséquent la création d’un cancer.

L’ADN-T contient aussi des gènes de substances particulières : les opines, molécules rares dans la nature. La tumeur grossit donc par la présence de l’auxine, et en plus elle est bourrée d’opines qui est l’aliment de la bactérie.

On se sert de cette bactérie pour fabriquer des OGM par exemple.

Toutes les voies de biosynthèse sont extrêmement régulées. Agrobacterium tumefaciens a donc un problème : comment les gènes de la bactérie arrivent à fabriquer de l’auxine de façon surnuméraire sans être régulée par la plante ? Elle n’utilisait pas la même voie de biosynthèse.

Plante :   TRP

La bactérie fabrique son promoteur et son terminateur                          eucaryotes dans un plasmide et en plus elle a un gène qui n’existe pas chez les plantes. Celles-ci peuvent pas le réguler.

                 AIA

b-     Biosynthèse de l’éthylène et des polyamides :

L’éthylène :

La biosynthèse de l’éthylène est très étudiée car elle est importante économiquement pour le mûrissement.

Elle est faite de 3 étapes (doc16) :

1-      Une méthionine est transférée sur une adénosine.

2-      Transformée en ACC (acide 1-AminoCyclopropane-1-Carbonique= par l’ACCsynthase.

L’ACCsynthase est régulée par : - L’auxine

                                                         - Un stress

De plus, l’acide aminé méthionine est rare. Il est donc recyclé  lors de cette transformation, en même temps que la synthèse de l’ACC.

3-      L’ACC oxydase oxyde l’ACC et on obtient ainsi une molécule d’éthylène.

L’ACC oxydase est aussi appelée EFE = Ethylène Forming Enzyme. C’est une dioxygénase régulée par Fe2+ (et le scorbate).

Il existe une forme de stockage de l’éthylène. Si la voie s’emballe, il y a trop d’éthylène et l’ACC est transformé en malonyl ACC qui part dans le métabolisme de la plante. On a ici une régulation de la voie par l’éthylène lui-même.

 

Les polyamines :

Ils ont environ la même voie de synthèse, passant par une décarboxylation. Les 2 premières étapes sont les mêmes.

Des noms intéressants : ornithine                                      putrescine

                                            Lysine                                    cadavérine

                        SAM+putrescine                                 spermine

                        SAM+spermine                                   spermidine

Ces molécules ont ces noms car elles ont étés découverts dans ces endroits là. Ce sont des molécules de dégradation d’acides aminés provoquant des intoxications alimentaires. Les plantes en synthétisent activement et ces molécules ont chez elles des rôles d’hormones.

 

3-   Lieux de biosynthèse :

a-      Localisation biologique :

(doc17)

-  Dosage de l’agar dans une jeune plantule : on pense que sa synthèse se fait en haut et en bas. En fait, celle-ci ne se fait qu’à l’apex caulinaire. Le reste c’est du transport et du stockage.

LE LIEU DE BIOSYNTHESE N’EST PAS FORCEMENT CELUI OU IL Y EN A LE PLUS.

(doc18)

-  L’auxine est dans le fruit, la fleur et l’apex. Puis transporté.

-  Le tryptophane provient des jeunes feuilles, remonte par la sève jusqu’à l’apex où il est transformé en AIA qui redescend dans la plante.

-  Les Gibbérellines sont synthétisées dans tous les tissus méristématiques mais pas dans les méristèmes : les cellules en mitose synthétisent les gibbérellines mais les 2 méristèmes caulinaires et racinaires ne les synthétisent pas.

-  Les cytokines sont synthétisées dans l’apex racinaire (K), mais il y a des expériences qui démontrent qu’environ toutes les cellules sont capables d’en synthétiser si elles en ont besoin.

-  L’acideabcissique est synthétisé lors d’un déficit hydrique (ex : feuilles flétries, racines desséchées, graines qui se dessèchent en entrant en dormance…), on observe un stress hydrique.

-  L’éthylène est synthétisé dans les tissus qui subissent un stress (hydrique, attaque, un organe qui va mourir comme une feuille qui tombe en automne ou un fruit qui mûrit et qui tombe).

 

Toutes les hormones sont transportées dans la sève, accrochées à un glucose ou à un acétate par exemple.

Une hormone a un transport particulier en plus : le transport chimique osmotique de l’auxine (AIA passe d’une forme COOH à une forme COO- en fonction du pH) :

           

 

pH5

COOH

La forme COOH se dissout dans les solvants organique et peut donc franchir la membrane.

 

pH7

COO-

La forme COO- se dissout dans l’eau et ne peut donc sortir de la cellule. La cellule a donc un contrôle sur le transport de l’AIA par transport actif. Elle peut faire sortir l’AIA n’importe où et on observe ainsi une orientation du flux d’auxine dans la plante.

 

b-     Localisation cellulaire :

Dans le cytosol : Synthèse de l’éthylène, polyamines et brassinostéroïdes.

Dans les plastes : synthèse de l’acide abcissique (provenant de la dégradation des caroténoïdes) sauf pour les champignons.

La cytokine : localisée dans le cytosol mais on a fait des expériences troublantes : il existe des bactéries endogènes endosymbiotiques = Methylbacterium. Quand on la détruit, les plantes perdent leur capacité à synthétiser la cytokine. On n’a pas encoreinterprété cette expérience. Certains soutiennent que la cytokine est bactérienne mais on connait le gène et on sait que l’enzyme est la cytokinine. L’hypothèse ne tient pas.

Autre expérience : en culture in vitro, les cellules de plantes sans la bactérie synthétise la cytokinine.

(doc 19)troisième expérience : on fait des repiquages sur AIA. Seul le cortex forme un cal, il y a donc de la cytokinine endogène.

Sur un mélange AIA + CK puis sur AIA seul ; le cal de la moelle continue à croitre. On appelle cela un cal ANERGIE ou HABITUE, il fabrique des cytokinines.

Cette expérience contredit le Methylbacterium.

 

LesGibbérellines : on a une coopération entre les organites au sein de la cellule : les proplastes (=jeunes plastes), le réticulum et le cytosol.


 

 

 

GAGs

GA12 aldéhyde

Mono oxygénases

& cytochrome P450

Dioxygénases solubles

RE

CYTOSOL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


L’auxine : sont synthétisées à partir de tryptophane dans le cytosol, mais il existe plein de formes d’AIA puisqu’elles sont transportées dans d’autres compartiments où elles sont conjuguées à des sucres ou autres molécules comme l’aspartame par exemple.

Les plastes sont plus alcalins que le cytosol, donc dès qu’elle est fabriquée une partie (sous forme COOH) reste coincée dans les plastes (où elle devient COO-). Il doit donc exister un  transport actif pour faire sortir l’auxine des plastes.

 

C-  La perception et la transduction :

1-   Le décryptage d’une chaine de transduction :

Une hormone qui arrive à proximité d’une cellule possédant un récepteur hormonale est captée  par ce récepteur. Il s’en suit une série de messager secondaire = TRANSDUCTION DU SIGNAL. En général, ça va jusqu’au noyau, où l’on a activation d’un programme génétique.

 

 

Récepteur

Hormone

N

Activation d’un

programme génétique

Messagers secondaires

 

 

 


Il peut y avoir beaucoup de messagers secondaires fabriqués par des gènes qui sont régulés. Comment les étudier ?

a-      La recherche des récepteurs :

Un récepteur fonctionne comme le ligand d’une protéine (formation d’une liaison)

On peut utiliser des méthodes biochimiques : pour définir un récepteur il faut amener 4 preuves :

-          Il faut avoir une haute affinité pour l’hormone

-          La liaison avec l’hormone doit être réversible (recyclage)

-          La liaison doit être spécifique (il faut que l’hormone s’accroche au récepteur)

-          En fractionnant la cellule, on doit pouvoir montrer que le récepteur est à l’endroit attendu et nulle part ailleurs.

 

Exemple : la recherche du récepteur à l’auxine :

On a trouvé pleins de protéines qui s’accrochent à l’auxine = ABP (Auxin Binding Proteins). En faisant 4 tests, on en a éliminé beaucoup. Avec le fractionnement cellulaire, on a montré que le récepteur de l’auxine se trouvait sur le réticulum endoplasmique (récepteur intracellulaire).

Pour la cytokine la démarche est différente :

(doc20) On fait un étiquetage grâce a de l’ADN-T (TAG). Chez Agrobacterium tumefaciens : on envoie de l’ADN-T au HASARD dans le génome, on obtient de nombreuses plantes ayant des ADN-T différents. On fait un crible positif en les faisant pousser en milieu contenant de la cytokinine en forte concentration et en récupérant les plantes qui ne meurent pas (car en dose supra optimal il y a un phénomène d’apoptose, chez les plantes possédant le récepteur à la cytokinine).

La plante récupérée n’a pas le récepteur à la cytokinine, donc l’ADN-T est dans le gène d’intérêt. Cet ADN-T, on le connait et on le maitrise. On récupère donc par PCR avec des amorces connues le gène d’intérêt qui code pour la cytokinine.

b-     La recherche des messagers secondaires :

Il y a eu beaucoup d’approches électro physiologiques : coincer une cellule entre 2 électrodes et envoyer un message hormonal en regardant les variations de ddp.

On a aussi utilisé une technique consistant à bloquer une protéine qu’on pense appartenir à une chaine de transduction avec des molécules pharmacologiques.

On a également étudié des mutants insensibles ou hypersensibles à une hormone. Cette hormone appartient-elle à une chaine de transduction ? On aura à étudier plusieurs mutants pour plusieurs gènes de la chaine de transduction. Il faudra les remettre dans l’ordre. Mais comment ?

 

Éthylène

Remarque : il peut y avoir des voies parallèles.

 

Chaine de transduction

Triple

réponse

 

 

 

 


On utilise une génétique presque Mendélienne : analyse génétique où on croise 2 mutants entre eux et on regarde le phénotype, cela nous donnera l’ordre :

-          Il peut y avoir épistasie :c’est ce qui arrive le plus souvent.

Un gène est dit épistasique sur un autre lorsque son expression masque celle de l’autre.

                                      A X B                  [A]   le mutant A est épistasique sur B

Remarque : un gène n’est pas dominant sur un autre, mais EPISTASIQUE sur un autre (dominance entre allèles mais pas entre gènes).

Exemple de la triple réponse à l’éthylène (doc21) :

- En présence d’éthylène : germination en triple réponse.

- (doc21) Le mutant ctr induit toujours une triple réponse. Le gène CTR inhibe donc la triple réponse.

- Le mutant ein4 est insensible à l’éthylène. Le gène EIN donne donc la sensibilité à l’éthylène (induit la triple réponse).

- Lorsque l’on croise ces deux mutants, on obtient un hybride à double mutation ein4 ctr qui induit toujours la triple réponse. CTRest donc épistasique sur EIN.

 

 

Laquelle est compatible avec le phénomène de double mutation ?

2 hypothèses peuvent être formulées :

-     CTR avant EIN dans la chaine de transduction

-     EIN est avant CTR

 

(doc 22 et 23) les mutants simples sont toujours compatibles avec tous les modèles ce qui n’apporte rien sur l’ordre. Si une mutation est épistasique sur une autre, cela veut dire que le gène sauvage est en aval.

(doc 24) reconstitution d’une chaine de transduction.

-     Analyse par transgression : on regarde si le phénomène est additif (voies parallèles).

Si on ne sait pas quel gène est épistasique sur l’autre, il est possible qu’on soit dans une voie parallèle (2 phénotypes environ égaux qu’on croise et n’observe pas de changement de phénotypes chez le double mutant).

Remarque :souvent, au lieu d’avoir 2 voies parallèles, on a un dimère protéique. On aura alors une double transgression, c'est-à-dire une réponse plus importante (phénotype).

-     Analyse par transformation :

On essaye de sur exprimer ou sous exprimer un gène.

SUREXPRESSION : Pour cela, on met un promoteur 35S : EIN. On change dont le promoteur avec un promoteur surexpresseur qui est constitutif (qui va donc s’exprimer partout et tout le temps). On obtiendra de drôles de phénotypes.

SOUSEXPRESSION : Pour inhiber un gène : on fait une construction anti sens (inversement complémentaire de l’ARNm) ou bien on fait des ARNi qui « grignotent » l’ARNm de EIN par exemple. On obtiendra ici tout un gradient d’expression d’un gène.

2-   Quelques exemples de chaines de transduction :

a-      Auxine, cytokinine et cycle cellulaire :

2 hormones contrôlent le cycle cellulaire en parallèle chez les plantes :

-     (doc25) La cytokinine, qui se fixe sur les histidines kinases (phosphorylant les histidines). Il s’en suit une cascade de protéines qui intervient dans l’activité des mitoses = AMP kinase (Mitogen Activated Proteins) qui ont une activité kinase.

(doc26) Exemple de chaine :cascade de protéines qui se transmettent le signal (classique).

La dernière protéine peut être un facteur de transcription qui devient actif en étant phosphorylé et qui va activer un gène.

Ce processus dure moins d’une seconde ! (la transcription et la traduction, jusqu’à l’obtention d’une protéine mature dure environ 10 minutes !).

 

-     L’auxine : elle se fixe sur un récepteur = ABP (Auxin Binding Proteins) qui active une protéine G (classe de récepteurs très courants), grâce à sa sous unité α va se fixer sur la protéine G (effecteur = sous unité α).

(doc27) Ces protéines G, en trois sous unités (α,β, et gamma). Lorsqu’elle est activée, les GDP vont s’accrocher sur la sous-unité Alpha (effecteur), ce qui l’active et envoie un messager secondaire.

 

Une partie de la voie est mal connue : un message qui passe par un message calcium = un mouvement de calcium qui active une protéine kinase, ce qui déclenche une cascade de kinase.

 

Dans toutes les lois de transduction de l’auxine, on a perte de protons.

 

CCL : On a ici deux hormones qui régulent un même phénomène en même temps ! C’est très rare.

 

b-     Gibbérellines et germination :

Une jeune plantule synthétise des gibbérellines qui diffusent dans la graine, partout.  Mais seule la couche à aleurones possède les récepteurs.

(Doc 28) Le récepteur est un récepteur à protéine G, on a deux voies qui sont déclenchées :

-          Un flux de calcium instantané fait suite à l’activation d’une protéine avec un phosphate (on connait mal cette voie).   On a alors une transduction jusqu’à une protéine finale qui va entrer dans le noyau et se fixer sur le GAI repressor, ce qui l’inactive. Celui-ci va se détacher du gène qu’il inhibait et on obtiendra une protéine GAI.

 

Ce gène GAI appartient à la famille des MYB. Lorsqu’il est transcrit, puis traduit, c’est un facteur de transcription qui entre dans le noyau et active le gène de l’α amylase. L’ARN de l’ α amylase va se fixer sur les ribosomes et entre dans le RER, puis passe par le Golgi et sort de la cellule et de la couche à aleurone et va dégrader l’amidon au centre de la graine.

 

-          En même temps le calcium induit une deuxième voie qui passe par la calmoduline, protéine connue et souvent présente dans les voies de transduction du calcium. Elle peut être activée par le calcium.

(doc29) Elle possède deux sites de fixation au calcium (un complexe) et lorsqu’elle est activée, elle est capable de s’enrouler autour d’une protéine cible.

C’est peut être le premier élément d’une cascade de kinases (non représentée car on la connait mal) qui va agir sur des gènes. On va avoir une régulation de la sécrétion.

 

CCL : Une hormone qui induit deux signaux donc deux voies synchronisées.

 

Conclusion :

Ce chapitre est au cœur du programme, c’est les voies de biosynthèse hormonales.

 


Retour à l'index des catégories ou à la catégorie " Physiologie végétale "
Merci de partager cette page sur les réseaux

A propos de l'auteur

Avatar

Florent


Webmaster du site, Florent a désiré partager ce cours avec vous afin de promouvoir la diffusion du savoir à travers le web.

QCM : Vérifiez vos connaissances !

Pensez-vous tout connaître de vos cours ? Ne tombez pas dans les pièges, entrainez vous à l'aide de QCM ! eBiologie recense des centaines de questions pour vous aider à maîtriser votre sujet.

info Vous devez avoir un compte pour utiliser les QCM

Commencer un QCM add_box S'inscrire forward Se connecter

Ces cours peuvent vous intéresser

Commentaires

Il n'y a aucun commentaire pour l'instant.

Rejoindre la communauté

Créez un compte gratuit pour recevoir des cours, QCM et des conseils pour réussir vos études !

Via un réseau social

Ou via email

(success)
(success)
Réussir ses études
eBiologie met à disposition plusieurs eBooks contenant des séries de QCM (1 fascicule offert pour chaque inscrit).

A l'aide !

Posez vos questions sur le Forum

Pour prendre gratuitement des cours de biologie en ligne par Skype, contactez Mr Claude Paul Malvy, Professeur Emérite d'Université en Biologie