ACIDE ABSCISIQUE (ABA): FONCTIONS ET EFFETS - LA BIOLOGIE - 2024

L' acide abscisique (ABA) est l'une des principales hormones des plantes. Cette molécule participe à une série de processus physiologiques essentiels, tels que la germination des graines et la tolérance au stress environnemental.

Historiquement, l'acide abscissique était associé au processus d'abscission des feuilles et des fruits (d'où son nom). Cependant, aujourd'hui, il est admis que l'ABA ne participe pas directement à ce processus. En fait, bon nombre des fonctions traditionnelles attribuées aux hormones ont été remises en question par les technologies actuelles.

Source: Par Charlesy (talkcontribs), de Wikimedia Commons

Dans les tissus végétaux, le manque d'eau entraîne la perte de turgescence des structures végétales. Ce phénomène stimule la synthèse d'ABA, déclenchant des réponses de type adaptatif, telles que la fermeture des stomates et la modification du modèle d'expression des gènes.

L'ABA a également été isolé à partir de champignons, de bactéries et de certains métazoaires - y compris des humains, bien qu'une fonction spécifique de la molécule n'ait pas été déterminée dans ces lignées.

Perspective historique

Dès les premières découvertes de substances capables d'agir comme des "hormones végétales", on a commencé à soupçonner qu'il devait y avoir une molécule inhibitrice de croissance.

En 1949, cette molécule a été isolée. Grâce à l'étude des bourgeons dormants, il a été possible de déterminer qu'ils contenaient des quantités importantes d'une substance potentiellement inhibitrice.

Celui-ci était chargé de bloquer l'action de l'auxine (une hormone végétale connue principalement pour sa participation à la croissance) chez les coléoptiles d'avoine.

En raison de ses propriétés inhibitrices, cette substance était initialement appelée dormine. Par la suite, certains chercheurs ont identifié des substances capables d'augmenter le processus d'abscission dans les feuilles, ainsi que dans les fruits. L'un de ces dormines a été identifié chimiquement et appelé "abscisine" - par son action pendant l'abscission.

Les recherches suivantes ont pu confirmer que les soi-disant dormines et abscisines étaient chimiquement la même substance, et elle a été rebaptisée «acide abscisique».

caractéristiques

L'acide abscisique, en abrégé ABA, est une hormone végétale impliquée dans une série de réactions physiologiques, telles que les réponses aux périodes de stress environnemental, la maturation des embryons, la division et l'élongation cellulaires, dans la germination des graines, entre autres.

Cette hormone se trouve dans toutes les plantes. Il peut également être trouvé dans certaines espèces très spécifiques de champignons, dans des bactéries et dans certains métazoaires - des cnidaires aux humains.

Il est synthétisé à l'intérieur des plastes végétaux. Cette voie anabolique a pour précurseur la molécule appelée isopentényl pyrophosphate.

Il est généralement obtenu à partir des parties inférieures des fruits, plus précisément dans la région inférieure de l'ovaire. L'acide abscisique augmente en concentration à l'approche de la chute des fruits.

Si l'acide abscisique est appliqué expérimentalement sur une partie des bourgeons végétatifs, les primordiums foliaires deviennent des cataphiles et le bourgeon devient une structure d'hivernage.

Les réponses physiologiques des plantes sont complexes et diverses hormones sont impliquées. Par exemple, les giberillines et les cytokinines semblent avoir des effets contrastés avec l'acide abscissique.

Structure

Structurellement, la molécule d'acide abscisique a 15 atomes de carbone et sa formule est C ₁₅ H ₂₀ O ₄, où le carbone 1 'a une activité optique.

C'est un acide faible avec un pKa proche de 4,8. Bien qu'il existe plusieurs isomères chimiques de cette molécule, la forme active est S - (+) - ABA, avec la chaîne latérale 2-cis -4-trans. La forme R n'a montré d'activité que dans certains tests.

Mécanisme d'action

L'ABA se caractérise par un mécanisme d'action très complexe, qui n'a pas été entièrement divulgué.

Il n'a pas encore été possible d'identifier un récepteur ABA - comme ceux trouvés pour d'autres hormones, telles que les auxines ou les gibbérellines. Cependant, certaines protéines membranaires semblent être impliquées dans la signalisation hormonale, comme GCR1, RPK1, entre autres.

Par ailleurs, un nombre important de seconds messagers impliqués dans la transmission du signal hormonal sont connus.

Enfin, plusieurs voies de signalisation ont été identifiées, telles que les récepteurs PYR / PYL / RCAR, les phosphatases 2C et les kinases SnRK2.

Fonctions et effets sur les plantes

L'acide abscisique a été associé à un large éventail de processus végétaux essentiels. Parmi ses principales fonctions, on peut citer le développement et la germination de la graine.

Il est également impliqué dans les réponses aux conditions environnementales extrêmes, telles que le froid, la sécheresse et les régions à fortes concentrations de sel. Nous décrirons ci-dessous les plus pertinents:

Stress hydrique

L'accent a été mis sur la participation de cette hormone en présence de stress hydrique, où l'augmentation de l'hormone et le changement du schéma d'expression génique sont essentiels dans la réponse de la plante.

Lorsque la sécheresse affecte la plante, elle peut être mise en évidence parce que les feuilles commencent à se faner. À ce stade, l'acide abscisique se déplace vers les feuilles et s'y accumule, provoquant la fermeture des stomates. Ce sont des structures en forme de valve qui interviennent dans les échanges gazeux dans les usines.

L'acide abscisique agit sur le calcium: une molécule capable d'agir comme un second messager. Cela provoque l'augmentation de l'ouverture des canaux ioniques potassium situés à l'extérieur de la membrane plasmique des cellules qui composent les stomates, appelées cellules gardiennes.

Ainsi, une perte d'eau importante se produit. Ce phénomène osmotique génère une perte de turgescence de la plante, lui donnant un aspect faible et flasque. Il est suggéré que ce système fonctionne comme une alarme d'alerte au processus de sécheresse.

En plus de la fermeture stomatique, ce processus implique également une série de réponses qui remodèlent l'expression génique, affectant plus de 100 gènes.

Dormance des graines

La dormance des graines est un phénomène adaptatif qui permet aux plantes de résister à des conditions environnementales défavorables, que ce soit la lumière, l'eau, la température, entre autres. En ne germant pas à ces stades, la croissance de la plante est assurée à des moments où l'environnement est plus bienveillant.

Empêcher une graine de germer au milieu de l'automne ou au milieu de l'été (si c'est le cas à cette époque, les chances de survie sont très faibles) nécessite un mécanisme physiologique complexe.

Historiquement, cette hormone a été considérée comme jouant un rôle crucial dans l'arrêt de la germination dans les périodes préjudiciables à la croissance et au développement. Il a été constaté que les niveaux d'acide abscisique peuvent augmenter jusqu'à 100 fois au cours du processus de maturation des graines.

Ces niveaux élevés de cette hormone végétale inhibent le processus de germination et, à leur tour, induisent la formation d'un groupe de protéines qui aident à la résistance à une pénurie d'eau extrême.

Germination des graines: élimination de l'acide abscisique

Pour que la graine germe et complète son cycle de vie, l'acide abscisique doit être éliminé ou inactivé. Il existe plusieurs façons d'atteindre cet objectif.

Dans les déserts, par exemple, l'acide abscisique est éliminé pendant les périodes de pluie. D'autres graines ont besoin de stimuli de lumière ou de température pour inactiver l'hormone.

L'événement de germination est entraîné par l'équilibre hormonal entre l'acide abscisique et les gibérillines (une autre hormone végétale largement connue). Selon quelle substance prédomine dans le légume, la germination se produit ou non.

Événements d'abscission

Aujourd'hui, il existe des preuves qui soutiennent l'idée que l'acide abscisique ne participe pas à la dormance du bourgeon, et aussi ironique que cela puisse paraître, ni à l'abscission des feuilles - un processus dont il tire son nom.

On sait actuellement que cette hormone ne contrôle pas directement le phénomène d'abscission. La forte présence d'acide reflète son rôle dans la promotion de la sénescence et la réponse au stress, événements qui précèdent l'abscission.

Retard de croissance

L'acide abscisique agit comme un antagoniste (c'est-à-dire qu'il remplit les fonctions opposées) des hormones de croissance: auxines, citicinines, giberillines et brassinostéroïdes.

Souvent, cette relation antagoniste comprend une relation multiple entre l'acide abscisique et diverses hormones. De cette manière, un résultat physiologique est orchestré dans la plante.

Bien que cette hormone ait été considérée comme un inhibiteur de croissance, il n'y a toujours aucune preuve concrète qui puisse pleinement soutenir cette hypothèse.

Les tissus jeunes sont connus pour présenter des quantités importantes d'acides abscisiques et les mutants déficients en cette hormone sont des nains: principalement en raison de leur capacité à réduire la transpiration et en raison de la production exagérée d'éthylène.

Rhtymes cardiaques

Il a été déterminé qu'il existe des fluctuations quotidiennes de la quantité d'acide abscisique dans les plantes. Pour cette raison, on suppose que l'hormone peut agir comme une molécule signal, permettant à la plante d'anticiper les fluctuations de lumière, de température et de quantité d'eau.

Utilisations potentielles

Comme nous l'avons mentionné, la voie de synthèse de l'acide abscisique est fortement liée au stress hydrique.

Pour cette raison, cette voie et l'ensemble du circuit impliqué dans la régulation de l'expression des gènes et des enzymes qui participent à ces réactions, constituent une cible potentielle pour générer, par génie génétique, des variants qui tolèrent avec succès des concentrations élevées en sel et des périodes de des pénuries d'eau.

Références

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