Une étude, dont les résultats intitulés «A two-way molecular dialogue between embryo and endosperm is required for seed development» ont été publiés dans la revue Science, a permis de mettre en évidence un mécanisme qui permet de détecter les trous dans la cuticule embryonnaire des plantes à graines et de les combler chez Arabidopsis thaliana.

Rappelons tout d'abord que «la vie végétale est apparue et s’est développée en milieu aquatique». Ensuite, la sortie des plantes hors des eaux, qui «a eu lieu il y a environ 450 millions d’années», a «profondément modifié la face de la Terre».

Concrètement, comme les conditions de vie entre le milieu terrestre et aquatique sont très différentes, cette «transition a requis un certain nombre d’adaptations majeures chez les plantes leur permettant de survivre aux conditions stressantes de la vie hors de l’eau». En particulier, le milieu terrestre «est très desséchant pour des organismes composés majoritairement d’eau comme les plantes».

Pour conserver l’eau dans les tissus, les plantes vivant sur terre ont développé, «au cours de processus de sélection naturelle», une «couche hydrophobe entourant leurs tissus aériens, appelée cuticule, qui limite fortement leur perte en eau». Cette cuticule est «requise dès lors que la plante est exposée aux conditions sèches de l’atmosphère» et «dans le cas des plantes à graines, cela arrive lorsque l’embryon sort de la graine, au cours de la germination pour former la jeune plantule», de sorte que «la présence d’une cuticule entourant et protégeant l’embryon est déjà nécessaire à ce stade».

Ainsi, la cuticule se forme «antérieurement, au cours du développement de la graine», lors d'étapes, dans lesquelles «l’embryon est entouré d’autres tissus et n’est pas encore soumis aux conditions stressantes de l’atmosphère». La découverte, chez l’arabette des dames (Arabidopsis thaliana), «de mutants qui ont des problèmes de formation de la cuticule embryonnaire a été la première étape dans la compréhension de ce mécanisme».

Plus précisément, «chez certains mutants, l’embryon a perdu la capacité de former une cuticule continue et, dans des conditions d’humidité normales, la jeune plantule meurt rapidement de déshydratation, l’eau des tissus s’échappant par les trous». Il restait donc à comprendre «comment l’embryon d’une plante non mutante arrive à générer une cuticule continue à sa surface, assurant ainsi sa protection et sa survie suite à la germination».

L'étude ici présentée apporte la réponse en décrivant «un mécanisme de contrôle de l’intégrité de la cuticule embryonnaire» grâce à l'analyse des gènes affectés dans ces mutants. Il apparaît ainsi «que l’embryon émet un messager chimique qui se déplace en passant par les trous de la cuticule vers le tissu l’entourant dans la graine, l’albumen».

Inactif dans l’embryon, ce messager «est activé par une protéine de l’albumen» et «une fois actif, il revient vers l’embryon en passant à nouveau par les trous de la cuticule». Il est alors détecté par des récepteurs à surface de l’embryon et une réponse se met en place, conduisant à la fermeture des trous de la cuticule».

Le messager, «lorsque la cuticule est fermée de manière continue», ne peut plus «traverser la surface de l’embryon et reste ainsi séparé de son activateur qui lui, est retenu de l’autre côté de la barrière, dans l’albumen». Cependant, «si un nouveau trou apparait lors de la croissance de l’embryon, ce mécanisme s’active à nouveau permettant son comblement».

En fin de compte, «par le dialogue entre l’embryon et l’albumen, la plante est capable de produire une cuticule sans trou et donc fonctionnelle avant la germination», un mécanisme «essentiel pour la jeune plantule», qui lui permet «de survivre aux conditions sèches de l’atmosphère dès lors qu’elle y est exposée».