Les strigolactones, une nouvelle classe d'hormones qui contrôlent la ramification des plantes

Strigolactones, a novel class of plant hormones controlling branching

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech, INRA Centre de Versailles-Grignon, Route de St-Cyr (RD10), 78026 Versailles Cedex, France

Auteur de correspondance : rameau@versailles.inra.fr

Résumé

Le contrôle de la ramification des végétaux est un enjeu majeur à la fois pour la survie de la plante et sa valeur reproductive mais aussi pour la valeur agronomique de la plupart des plantes cultivées. La théorie classique de la dominance apicale basée sur des expériences de décapitation de plantes expliquait partiellement les mécanismes mis en œuvre dans ce contrôle en faisant intervenir deux hormones majeures de la morphogenèse : l'auxine et les cytokinines. Cependant, dès les années 1930, Snow suggéra l'existence d'un messager secondaire de l'auxine car celle-ci n'agit pas directement pour réprimer le démarrage des bourgeons axillaires. Grâce à la caractérisation de mutants ramifiés chez le pois, le riz et l'espèce modèle Arabidopsis thaliana, l'existence d'un nouveau signal dérivé des caroténoïdes et capable d'inhiber la ramification a été démontrée. Des gènes impliqués aussi bien dans la synthèse (RMS1, RMS5) que dans la perception (RMS4) de ce signal ont été identifiés et un modèle d'action de ce nouveau signal a été établi. Deux équipes indépendantes viennent de montrer, l'une sur le pois, l'autre sur le riz, que les strigolactones correspondaient à ce signal inhibiteur de la ramification ainsi qu'au messager secondaire de l'auxine. Les strigolactones étaient déjà connues pour leur rôle dans la rhizosphère. Elles ont tout d'abord été identifiées comme responsables de la germination de graines de plantes parasites comme les Striga et les Orobanches. Elles sont de plus impliquées dans la mise en place de la symbiose mycorhizienne à arbuscules entre 80 % des plantes et certains champignons. Cette découverte a ouvert une nouvelle voie pour l'étude du contrôle de l'architecture des plantes.

Abstract

Plant architecture is a major trait for plant survival and plant fitness and has a huge influence on the agronomical value for most crops. The classical theory of apical dominance based on decapitation experiments suggested that two major plant hormones, auxin and cytokinins, were acting antagonistically on bud outgrowth to promote or repress branching. However this theory was challenged in the late 1930's by Snow who suggested the existence of a second messenger to auxin, as auxin was not acting directly to repress branching. The use of branching mutants in pea, Arabidopsis and rice led to the discovery of a new carotenoid-derived signal repressing branching. Genes involved in synthesis (RMS1, RMS5) as well as in response (RMS4) to this new signal have been identified and have given rise to a new model of the branching control. Two independent group have recently shown, one on pea, the other on rice, that strigolactones correspond to this novel signal which represses branching and to the secondary messenger in the theory of apical dominance. Strigolactones have been first identified for their role in germination of parasitic plants like Striga or Orobanche. They also play a critical role in the widespread association between 80% of plants and fungi, the arbuscular mycorrhizal symbiosis, as they are necessary for interaction between certain plants and fungi in the rhizosphere.