Un défi permanent depuis l’origine des plantes terrestres
Sans elles, la vie humaine sur Terre serait impossible. Les plantes ont conquis la terre ferme il y a plus de 600 millions d’années, issues d’ancêtres algaux qui vivaient en milieu aquatique. Depuis, elles ont évolué pour devenir des mousses, des fougères, des herbes ou encore des arbres. Mais cette transition n’a pas été simple. Contrairement à l’environnement aquatique, la terre ferme est un milieu où la température, l’humidité et les conditions climatiques varient brutalement. Pour survivre, les plantes ont développé des mécanismes de réponse sophistiqués au stress.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université de Göttingen a voulu comprendre comment ces systèmes de défense se sont construits au fil du temps. En comparant des plantes terrestres actuelles avec des algues apparentées, ils ont identifié un réseau de gènes commun, actif depuis des centaines de millions d’années.
À la recherche du premier réseau de défense végétale
Les plus proches cousines aquatiques des plantes terrestres sont les zygnématophytes, des algues unicellulaires ou filamenteuses qui partagent un ancêtre commun avec les mousses et les plantes à fleurs. En étudiant ces algues, il est possible de remonter aux tout premiers mécanismes qui ont permis aux plantes de s’adapter aux contraintes terrestres.
Pour y parvenir, les chercheurs ont soumis un modèle de mousse et deux espèces de zygnématophytes à des stress environnementaux similaires à ceux rencontrés sur terre : variations de température, sécheresse, exposition aux UV… Leur réaction a été scrutée à la loupe.
Des centaines d’échantillons ont été prélevés et analysés par séquençage à haut débit pour identifier les gènes activés en réponse aux stress. Les chercheurs ont aussi étudié la composition biochimique des plantes et des algues pour observer les substances produites en réaction.
Un réseau de gènes vieux de 600 millions d’années
Le résultat est fascinant. Malgré 600 millions d’années d’évolution séparée, plantes et algues activent des gènes très similaires pour résister au stress.
Dans ce réseau de gènes, certains jouent un rôle central : les “hubs”, des gènes très connectés qui orchestrent l’ensemble de la réponse cellulaire. Ces hubs agissent comme des centres de contrôle qui coordonnent les différentes réactions physiologiques nécessaires à la survie de l’organisme.
Cette découverte suggère que les premiers végétaux terrestres possédaient déjà un système de réponse aux stress bien structuré, hérité de leurs ancêtres aquatiques. Ce système a ensuite été amélioré et diversifié au cours de l’évolution pour répondre aux défis spécifiques de la vie terrestre.
Un trésor d’informations pour l’avenir
L’étude a permis de rassembler un ensemble unique de données, combinant génétique et biochimie, qui ouvre de nouvelles perspectives sur l’adaptation des plantes aux changements environnementaux.
En comprenant comment les plantes ont développé ces stratégies, il devient envisageable de mieux protéger les cultures agricoles contre le réchauffement climatique et les conditions extrêmes. Certaines espèces pourraient être modifiées pour améliorer leur résilience face aux sécheresses ou aux maladies.
Grâce à des outils comme l’intelligence artificielle et la modélisation statistique, il est désormais possible d’explorer ces mécanismes plus en profondeur et peut-être, un jour, d’exploiter ces connaissances pour aider les plantes à relever les défis environnementaux de demain.
Source de l’étude : https://doi.org/10.1038/s41467-025-56939-y
