10 août 2016

Une plante qui compte avec ses poils!

Alors que la plupart des plantes se nourrissent principalement de lumière, de gaz carbonique et des minéraux du sol, d’autres ont opté pour un régime carnivore! C’est le cas de Dionaea muscipula, la dionée attrape-mouche qui comme son nom l’indique se nourrit de petits insectes. Par un processus encore inconnu, les feuilles de la dionée se sont transformées au cours de l’évolution en un piège redoutable: une mâchoire géante capable de sentir la présence d’un corps étranger et de se refermer pour l’emprisonner.


On trouve sur les faces internes du piège, deux structures essentielles: des glandes qui produisent un fluide capable de digérer les proies, en quelque sorte la salive de la dionée, et des poils qui servent à compter! 


Des chercheurs viennent de mettre en évidence une partie de la cascade de signaux qui fait suite à l’arrivée d’un insecte dans le piège. A chaque fois qu’un poil est touché (un stimulus en langage scientifique), une tout petite décharge électrique est produite. Le nombre de stimuli (pluriel de stimulus… et oui, les scientifiques aiment le latin) est ainsi comptabilisé par la plante et détermine la nature de l’action à entreprendre. Aussi simple et efficace qu’un message en morse!


Alors qu’un seul stimulus n’est pas suffisant pour entraîner la fermeture du piège, celui-ci va être mis en mémoire. Si un second stimulus arrive dans les 30 secondes qui suivent, du jasmonate est produit par la plante et le piège se ferme! Pour mettre en évidence le rôle de cette molécule, les chercheurs ont d’abord pulvérisé du jasmonate sur des pièges ouverts. Ceci entraine leur fermeture, même en l’absence de stimulus des poils. En parallèle, un inhibiteur du jasmonate nommé coronatine-O-methyloxime (les scientifiques sont aussi très bons au scrabble…) a été appliqué sur d’autres plantes, il permet de bloquer l’effet du jasmonate. Même après plus de 60 stimuli, aucun mouvement n’a été détecté sur les pièges traités. Ces deux expériences démontrent que le jasmonate est nécessaire au processus de fermeture mais également suffisant pour activer le piège! 


Mais l’histoire ne s’arrête pas au second stimulus! Une fois l’insecte capturé, il va se débattre et continuer à toucher les poils du piège. Au troisième stimulus, le processus fatal se poursuit. Un pic de calcium va être produit, et comme le jasmonate, ce signal va informer le reste de la plante qu’un insecte a été capturé. Il ne faudra pas plus de cinq stimuli pour que les glandes entrent en action et produisent leur salive digestive. Entre cinq et soixante stimuli seront nécessaires pour que la plante activent des canaux à sodium: des tuyaux microscopiques qui serviront à exporter la nourriture depuis la surface vers l'intérieur du piège.


Alors que la dionée est capable de se mouvoir en quelques secondes pour attraper un insecte, ce qui est exceptionnel dans le monde végétal, il faudra tout de même plusieurs jours pour que celui-ci soit entièrement digéré et que le piège ne s’ouvre de nouveau.

Source : Böhm et al., 2016 (Current Biology)

24 avr. 2016

The palm oil tree’s fruit (or the origin of evil)

To understand where palm oil comes from, here is a little note on plant anatomy.

 
Let us begin with the plant itself. This palm tree, called Elaeis guineensis, comes from Africa. It grows in hot and humid zones that are especially found in the tropics. It has an average height of 20 meters (65 feet) and consists of a type of trunk, called stipe, with big, robust, spiny leaves at the end. The male and female flowers are small and cream-coloured. They are produced in big clusters (called inflorescences in scientific jargon) at the base of the leaves and are far from pretty: you really wouldn’t want to add them to a bouquet…

 
 If you look closely at Elaeis guineensis, you will find that the male flowers are separated from the female flowers yet are on the same plant. This is particularly important as both sexes are usually found on the same flower in most plants, or, in some cases, the male flowers, located on a completely different plant, are fully isolated from the female flowers…


Whatever the situation, for all flowering plants, the rest of the story happens more or less like it would for humans, apart from a few details… The Gentleman’s pollen grain will be dropped by the wind or animals onto the Lady’s pistil, and will produce a long rigid tube that will penetrate it (yep…) to reach the ovule and deposit its sperm. Forget the image of a tadpole or of a little moving tail: the sperm here has the aspect of a little sphere. Once this magical fusion has occurred, a little plant embryo will develop. The female flower will then change its appearance…

 
 


Its ovary will grow into a fruit and, inside it, food reserves will be produced to form the nut around the embryo. These stocks will ensure the survival of the little seedling when it germinates, once the fruit frees itself from the parent plant. In the case of the palm oil tree, the seed containing the embryo is white. Each seed is solidly enclosed within a fleshy fruit with a yellow orange colour. And this is exactly what will be collected and ground in order to extract the palm’s fat.
  


The reason why the food industry is so seduced by this little ball of fat is simple: its lipid content (the fat molecules) can reach half of its weight! That makes palm oil the first source of vegetable oil in the world, for all cultures (source: USDA).

Translation: Noriane Simon

9 avr. 2016

The cultivated tomato’s clock ticks slower than its ancestor’s

What? Tomatoes have clocks? Despite the fact that it doesn’t have hands, there is indeed a clock within each cell of tomato plants. However surprising this may seem, you can find one in most living beings, including humans! This clock is actually molecular, and usually has a 24 hour rhythm. It is also known under the name of the circadian clock, as circa diem means “nearly a day” in Latin. Just like our familiar mechanical clocks, which give the time in an autonomous fashion, the circadian clock is the guardian of time that enables the synchronisation of internal rhythms, such as the sleep/wake cycle in humans or night/day cycle in plants.



Another phenomenon regulated by the plant clock is leaf oscillation. Leaves actually beat like birds’ wings! But this movement is so slow that it is impossible to see it with the naked eye. This phenomenon is very useful for researchers because it is regular, and so allows them to know how long the circadian clock needs before completing a full cycle.


Researchers have compared leaf oscillation within several varieties of cultivated tomatoes (Solanum lycopersicon) and their wild ancestor (Solanum pimpinellifolium). This ancestor produces small fruit with little flesh, and its domestication first started in South America during the pre-Columbian era. Tomatoes were then dispersed throughout the world as the form we are all familiar with.






Whereas the wild ancestor’s leaves oscillate with roughly a 24-hour rhythm, those of the cultivated varieties are a lot slower. They go up and down with an average period of 27 hours. After looking at what was going on within the plants, researchers proved that the EID1 gene, which plays a known role in the clock mechanism, underwent change in cultivated tomatoes. It’s like if one of the little cogs of a mechanical clock had been modified, thus affecting the time needed for the clock hands to complete a full turn.


So, without knowing it, humans have selected for tomato varieties with slower clocks. Although we already knew that artificially modifying circadian rhythms in the lab affects plant size and yield, this is the first time that a molecular change was identified in the clock during the process of plant domestication.


Now we just need to figure out what the use of a slower clock in cultivated tomatoes actually is…


Reference: Muller et al., Nature Genetics (2015)
Translation: Noriane Simon

14 févr. 2016

L’horloge de la tomate cultivée tourne moins vite que celle de son ancêtre

Quoi ? Une horloge chez la tomate ? A la différence que celle-ci n’a pas d’aiguilles, il existe en effet une horloge dans chaque cellule des plantes de tomate. Aussi surprenant que cela puisse paraître, on en trouve une chez la plupart des êtres vivants, y compris l’Homme ! On doit en fait parler d’une horloge moléculaire. Elle est aussi connue sous le nom d’horloge circadienne et a souvent un rythme de 24 heures, circa diem signifiant en latin « presque un jour ». Tout comme une horloge mécanique qui donne l’heure de façon autonome, l’horloge circadienne est le gardien du temps qui permet de synchroniser les rythmes internes, comme l’alternance veille/sommeil chez l’Homme ou jour/nuit chez les plantes.



Chez les plantes, un autre phénomène régulé par l’horloge est l’oscillation des feuilles. En effet, les feuilles battent comme les ailes d’un oiseau ! Mais leur mouvement est tellement lent que cela le rend impossible à voir à l’œil nu. Ce phénomène est très utile pour les chercheurs car il est régulier et permet de savoir en combien de temps l’horloge circadienne effectue un tour complet.



Des chercheurs ont comparé l’oscillation des feuilles chez des variétés de tomate cultivée (Solanum lycopersicon) et de son ancêtre sauvage (Solanum pimpinellifolium). Notons que cet ancêtre est une plante produisant des fruits petits et peu charnus dont la domestication a débuté en Amérique du Sud à l’époque pré-Colombienne, avant d’avoir été propagée dans le reste du monde sous la forme que nous connaissons tous.



Alors que les feuilles de l’ancêtre sauvage oscillent à un rythme de 24 heures en moyenne, celles des variétés cultivées sont beaucoup plus lentes. Elles montent et descendent sur une durée de 27 heures en moyenne. En regardant ce qui se passe dans les plantes, les chercheurs ont mis en évidence que le gène EID1, qui a un rôle connu dans le mécanisme de l’horloge, a subi une modification chez les tomates cultivées. C’est comme si l’une des petites roues crantées d’une horloge mécanique avait été modifiée, affectant ainsi le temps nécessaire pour que les aiguilles puissent faire un tour complet.
Sans le savoir, l’Homme a donc sélectionné pour sa consommation des variétés de tomate avec une horloge moins rapide. Alors qu’on savait que la modification artificielle au laboratoire des rythmes circadiens a un effet sur la taille et leur rendement, c’est la première fois qu’on identifie un changement moléculaire de l’horloge lors d’un processus de domestication végétale.
Reste à savoir exactement à quoi sert une horloge plus lente chez les tomates cultivées…
Source : Muller et al., Nature Genetics (2015)

13 nov. 2015

Le fruit du palmier à huile (ou l'origine du mal)

Une petite note d’anatomie végétale pour comprendre d’où vient l’huile de palme.


Tout d’abord la plante. Il s’agit d’un palmier originaire d’Afrique, nommé Elaeis guineensis. Il pousse dans des zones chaudes et humides que l’on rencontre surtout entre les tropiques. Il mesure en moyenne 20 mètres de haut et est formé d’une sorte de tronc, appelé stipe, terminé par des grandes feuilles robustes et épineuses. Les fleurs mâles et femelles sont petites et de couleur crème. Elles sont produites en grosses grappes (appelées inflorescences en jargon scientifique) à la base des feuilles et sont fort peu jolies, on n’aurait guère envie de s’en faire un bouquet…


Chez Elaeis guineensis, on trouve sur la même plante des fleurs mâles séparées des fleurs femelles. Précision importante car chez d’autres végétaux les deux sexes sont portés par les mêmes fleurs, alors que dans d’autres cas, les fleurs mâles sont isolées des femelles qui se trouvent carrément sur une autre plante...


Quelle que soit la situation, chez toutes les plantes à fleurs, la suite de l’histoire se déroule selon le même principe que chez l’Homme, à quelques détails près... Le grain de pollen de Monsieur va être déposé par le vent ou des animaux sur le pistil de Madame et émettre un long tube rigide qui va le pénétrer (et oui…) pour atteindre l’ovule et y déposer son sperme. Oubliez l’image du têtard, pas de petite queue gigotante, le spermatozoïde a ici l’aspect d’une petite sphère. Une fois la fusion magique effectuée, un petit embryon de plante va se développer. La fleur femelle va alors changer d’apparence...


Son ovaire va grossir pour se transformer en fruit et, à l’intérieur, des réserves de nourriture vont être produites autour de l'embryon pour former la graine. Ces réserves assureront la survie de la petite plante au moment de la germination de la graine, après que le fruit aura été libéré de la plante parentale. Chez le palmier à huile, la graine contenant l’embryon est de couleur blanche. Chaque graine est solidement enfermée dans un fruit charnu de couleur jaune orangé. Et bien c’est lui qui sera récolté et broyé pour en extraire la graisse de palme.


La raison pour laquelle l’industrie agro-alimentaire est tant séduite par cette petite boule de graisse est simple : sa teneur en lipides, les molécules de gras, peut atteindre la moitié de son poids ! Cela fait du palmier à huile la première source d’huile végétale au monde, toutes cultures confondues (source USDA).