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Les protéines SMXL répriment la croissance des mousses via une voie de signalisation ancestrale conservée chez les plantes terrestres

Le signal déclencheur de cette voie reste à découvrir - Article de l'équipe SAS publié dans The Plant Cell, janvier 2024
Jusqu’en 2008, les strigolactones (SL) étaient connues comme des signaux chimiques de la rhizosphère, essentiels à la mise en place des endomycorhizes, mais aussi induisant la germination des graines de plantes parasites. La découverte du rôle des SL dans le contrôle de l’architecture aérienne des plantes a ouvert la voie à de nombreux travaux pour décrypter cette nouvelle voie de signalisation hormonale. L’étude de la perception des SL a mis en évidence une autre voie de signalisation, appelée voie KL, pour « KAI2 ligand », dont le signal déclencheur reste inconnu. La famille des gènes SUPPRESSOR OF MAX2 1-LIKE (SMXL) code pour des facteurs protéiques répresseurs de chacune de ces deux voies. Leur dégradation conduit à la levée d’inhibition des processus contrôlés par les SL ou les KL.

Dans une étude publiée dans the Plant Cell, Ambre Guillory et ses collègues de l’équipe "Signalisation des Composés Allélopathiques et des Strigolactones" SAS, en collaboration avec des scientifiques de l'"Institut de Chimie des Substances Naturelle" ICSN, ont caractérisé les homologues des gènes SMXL chez une bryophyte (plante non vasculaire), la mousse Physcomitrium patens (4 gènes PpSMXLA-D). Chez P. patens, les SL répriment la croissance et la ramification des filaments et favorisent le développement des gamétophores (tiges feuillées). La voie KL a des effets inverses sur le développement de la mousse. Des mutants de P. patens dans les gènes PpSMXL ont été obtenus par mutagenèse CRISPR-Cas9, ainsi que des lignées surexprimant des protéines PpSMXL. Leur caractérisation, et la sensibilité réduite des mutants à une molécule mime du signal KL, indiquent que les protéines PpSMXL agissent comme répresseurs de la signalisation KL. De plus, les doubles mutants Ppsmxlcd sont globalement insensibles à un analogue de SL, ce qui suggère que PpSMXLC et D pourraient également réguler positivement la réponse aux SL.

Le mode d'action des protéines PpSMXL dans la signalisation KL de la mousse P. patens ressemble à celui décrit chez les plantes à fleurs et chez une autre bryophyte du genre Marchantia. Cette fonction serait donc ancestrale chez les plantes terrestres. En revanche, la fonction des protéines PpSMXLC et D dans la signalisation SL pourrait être spécifique des mousses, une possibilité d’évolution convergente qui mérite d'être étudiée plus avant.


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legende : Modèle actuel de signalisation du ligand de KAI2 (KL) et des strigolactone (SL) chez Physcomitrium patens. Les SL et le signal KL putatif sont mimés respectivement par le (+)-GR24 et le (-)-desméthyl GR24 ((-)dGR24) et sont perçus par les récepteurs des clades PpKAI2L(GJM) et eu-KAI2. Les voies SL et KL (flèches vertes et violettes respectivement) ont des effets opposés sur l'extension du protonéma et le développement du gamétophyte. Les flèches pointues symbolisent un effet positif, les flèches à tête plate un effet négatif. Contrairement aux angiospermes, seule la voie KL dépend de PpMAX2. Les quatre PpSMXL sont probablement des répresseurs de la voie KL, bien que leur dégradation dépendante de PpMAX2 après la perception de KL/(-)-dGR24 n'ait pas encore été entièrement démontrée (point d'interrogation). La flèche verte en pointillés indique que les protéines PpSMXL pourraient être stabilisées par les SL. Photos: Phénotypes du type sauvage (WT) et des mutants Ppccd8 (déficient en SL), Ppmax2 (insensible au KL), des mutants simples et doubles des gènes PpSMXL. Plantes âgées de 3 semaines. Echelle = 5 mm

Contact
scientifique
:
Sandrine Bonhomme
, équipe SAS

Référence de l'article :
A Guillory, M Lopez-Obando, K Bouchenine, P Le Bris, A Lécureuil, JP Pillot, V Steinmetz, FD Boyer, C Rameau, A de Saint Germain, S Bonhomme. SUPPRESSOR OF MAX2 1-LIKE (SMXL) homologs are MAX2-dependent reprSessors of Physcomitrium patens growth. The Plant Cell. January
Doi : https://doi.org/10.1093/plcell/koae009