Pourquoi les plantes ne reçoivent-elles pas de coup de soleil?

Pourquoi les plantes ne reçoivent-elles pas de coup de soleil?

Le seul fait sur les plantes que la plupart des gens se souviennent probablement de l'école est qu'ils utilisent la lumière du soleil pour faire leur propre nourriture. Ce processus, la photosynthèse, signifie que les plantes dépendent de la lumière du soleil. Mais comme tous ceux qui ont oublié de mettre de la crème solaire pendant leur journée à la plage le savent, le soleil peut aussi être dommageable. Alors, comment les plantes absorbent-elles la lumière dont elles ont besoin tout en évitant d'être endommagées par les rayons ultraviolets (UV) du soleil? La réponse courte est en faisant leur propre crème solaire. Et de nouvelles recherches nous aident à comprendre exactement comment ce processus fonctionne.

Nous savons trop que les UV peuvent nuire à la santé humaine. À court terme, les UV excessifs - en particulier les plus courtes longueurs d'onde du soleil, connues sous le nom d'UVB - provoquent des coups de soleil. Des lésions cutanées répétées dues à l'exposition aux UVB pendant des décennies peuvent conduire à risque accru de cancers de la peau. Bien sûr, différentes personnes peuvent tolérer différentes quantités d'UV. Les personnes ayant une peau profondément pigmentée (plus foncée) sont bien protégées tout le temps, qu'elles soient au soleil ou non. D'autres ont besoin d'une exposition au soleil pour induire des pigments cutanés protecteurs en développant un bronzage. Et certaines personnes bronzent à peine, les laissant très vulnérables aux coups de soleil et autres dommages causés par les UV.

Bien sûr, nous pouvons tous aussi choisir d'éviter le soleil, porter un chapeau ou utiliser la crème solaire. Mais qu'en est-il des plantes? Ils doivent rester au soleil. Existe-t-il une plante équivalente aux coups de soleil ou aux pigments protecteurs que nous avons dans notre peau?

Les phytotechniciens ont vraiment commencé à réfléchir à ces questions quand l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique - le trou dans la couche d'ozone - menacé de laisser beaucoup plus d'UVB atteindre la surface de la Terre. La recherche dans les 1980 et 1990 a montré que les niveaux élevés d'UVB qui résulteraient de l'appauvrissement de endommager directement la photosynthèse. D'autres effets des UV élevés peuvent également réduire la croissance et les rendements des cultures.

Mais le même corpus de recherche a montré que les plantes sont bien protégées contre les pires effets des niveaux d'UVB que nous connaissons maintenant. Cette protection provient d'une gamme de produits chimiques végétaux naturels, principalement des composés phénoliques. Ces composés phénoliques agir comme des écrans solaires naturels, absorbant fortement les UV mais pas les longueurs d'onde nécessaires à la photosynthèse.

Tout comme avec les pigments de la peau humaine, la quantité de ces écrans solaires naturels varie entre les plantes. Certaines plantes, typiquement celles qui viennent des tropiques ou des montagnes en haute altitude, ont des niveaux élevés de protection tout le temps. D'autres produisent uniquement des écrans solaires lorsqu'ils sont exposés à des niveaux plus élevés d'UVB, ce qui équivaut à un bronzage chez l'homme.

Cela conduit à une autre question. Si les plantes produisent leurs écrans solaires en fonction de leur exposition aux UV, comment détectent-elles cette exposition? Et comment les plantes détectent-elles les UVB?

Ce n'est que depuis une dizaine d'années que les phytologues ont montré que les plantes détectent les UVB très spécifiquement en utilisant une protéine appelée UVR8 (abréviation de locus de résistance aux UV 8). Les plantes qui manquent d'UVR8 ne peuvent pas induire d'écrans solaires protecteurs et sont sévèrement endommagées par les UV présents dans la lumière du soleil d'été.

Les chercheurs étudient encore activement les mécanismes fondamentaux par lesquels UVR8 contrôle la réponse de la plante aux UVB. Nous savons depuis quelque temps que UVR8 absorbe les UVB, provoquant des changements qui permettent finalement à la protéine UVR8 de s'accumuler dans les noyaux des cellules de la plante. C'est une étape nécessaire dans la chaîne des réponses qui permettent aux plantes de se protéger contre les dommages causés par les UVB.

Nouvelle recherche de l'Université de Genève ont montré que les réponses UVB dépendent des interactions entre UVR8 et une autre protéine appelée COP1 (1 constitutivement photomorphogène). Cette protéine interagit avec d'autres molécules diverses (HY5, SPA et RUP) dans les cellules d'une plante pour envoyer un signal contrôlant l'accumulation de produits phénoliques de protection solaire en réponse aux UVB.

Des cultures plus durables

Cela pourrait ressembler à une soupe alphabétique d'abréviations mais le système de signalisation qu'elle représente nous affecte tous à travers son rôle dans les plantes produites par les fermes en tant que cultures. Nous savons maintenant que les plantes utilisent les UVB comme un signal pour modifier leur chimie d'une manière qui affecte beaucoup plus que leur seule protection UV.

L'exposition aux UV produit des changements biochimiques augmenter la résistance attaque des ravageurs et des maladies. L'UVB au soleil améliore la couleur, le goût et l'odeur des fruits, des légumes et des fleurs. L'exposition aux UVB aussi augmente les niveaux de produits chimiques végétaux qui sont considérés comme précieux dans l'alimentation humaine.

La nouvelle recherche ajoute à notre compréhension croissante que les UVB dans la lumière du soleil ne devrait pas être vu seulement en termes de dommages. Tant que nous continuons à protéger la couche d'ozone, les effets des UVB ne seront qu'une partie des réactions normales des plantes à leur environnement. Et plus nous comprenons ces réponses, plus nous pouvons utiliser ces connaissances pour produire cultures plus durables, améliorant leur qualité et réduisant l'utilisation des pesticides.

A propos de l'auteur

Nigel Paul, professeur de sciences végétales, Université de Lancaster

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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