Août n°231

Août 2005 n°231
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Le signe ### dans cette version papier indique quelques développements supplémentaires ou des commentaires
additionnels consultables dans la version électronique. André BERKALOFF
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Concepts et Techniques
1.### J Taylor; Trends in Biotechnology 23
(JUN05) 269-271 se penche sur ce que l'on peut
considérer comme des déserts géniques dans le
génome. Ces déserts sont définis par l'absence de
séquences codantes, ce qui ne signifie nullement
qu'ils n'ont aucune fonction. Il revient sur un article de
I Ovcharenko et al.; Genome Research 15 (JAN05)
137-145 qui comparent ceux des oiseaux et de
l'homme, ce qui leur permet de classer ces déserts en
déserts conservés et déserts variables. Ils représentent
environ 25% du génome
Il faut rappeler que chez les Mammifères les
séquences codantes ne représentent que quelques
pourcents du génome (1,5% chez l'homme). Les
régions intergéniques ont une longueur très supérieure
et sont plus fréquentes que ne le permettrait un
processus aléatoire. Les séquences codantes ont, par
ailleurs, une disposition qui n'est également pas
aléatoire. Les déserts dits "stables" pourraient bien
contenir des régulateurs des séquences codantes.
C'est à ces anomalies et à leur explication qu'est
consacré l'article de J Taylor.
La conservation des déserts "stables" montre, en
effet, des caractéristiques évoquant des régions
régulatrices. Ils flanquent des gènes possédant des
régions régulatrices distales et présentent trois fois
plus de séquences faisant penser à des sites régulateurs
que les déserts "variables", en sus d'une synténie entre
homme et poulet. Cette dernière résistance à la
dislocation est quand même remarquable.
I Ovcharenko et al. ont constaté que les gènes
associés aux déserts "stables" sont souvent des gènes
de régulation et de facteurs de transcription, et que
les éléments régulateurs des déserts voisins sont
impliqués dans les régulations complexes lors du
développement, par exemple, comme c'est le cas pour
le gène Dachshund. Les auteurs suggèrent que cette
expansion des déserts est la contrepartie d'une
impossibilité de réarrangements complexes chez les
Vertébrés. Les auteurs attirent l'attention sur les
déserts "conjoints" qui ne sont séparés que par, au
plus, trois gènes et par moins d'un Mb.
La variabilité de certains déserts ne signifie
nullement qu'ils ne possèdent pas de fonctions, mais
elles sont plus difficiles à mettre en évidence. Les
auteurs concluent qu'ils ont également des fonctions
régulatrices, mais probablement différentes des
précédents.
LW Hillier et al. Nature 434 (07APR05) 724-731,
dans une étude des chromosomes humains 2 et 4,
avaient remarqué que le gène de protocadhérine
PCDH7 est flanqué par le plus grand désert
génique humain (plus de 5 Mb) et un autre désert de
3,5 Mb, qui sont tous deux de la catégorie "variable".
Cette synténie désert-gène-désert est conservée entre
poulet et homme
Il est encore difficile de tirer des conclusions mais
c'est clairement une énigme qui mérite une analyse
plus poussée.
2.### D Cowan et al.; Trends in Biotechnology 23
(JUN05) 321-329 s'intéressent aux questions de
métagénomique, ici les inventaires microbiologiques
sans culture d'un milieu donné. Bien entendu le terme
de non cultivable est inapproprié, il suffit de découvrir
le milieu idoine, mais cela prend bien du temps et de
l'obstination.
Ils discutent des nouvelles techniques développées.
L'une des difficultés rencontrées quand on recherche
un gène donné, est la très grande dilution des gènes
dans les populations d'ADNs récoltées. Il faut donc
disposer d'un procédé d'enrichissement du gène que
l'on recherche.
Cela peut passer d'un enrichissement de cellules
entières à celui de génomes ou gènes précis. Ainsi une
filtration adéquate a été utilisée dans le projet "Mer
des Sargasses" de Craig Venter pour éliminer les
eucaryotes. Une centrifugation différentielle a été
utilisée pour séparer des symbiotes d'insectes.
Les auteurs indiquent plusieurs techniques utilisées
avec leurs avantages et inconvénients, depuis le
marquage par isotopes stables permettant de repérer
l'activité du gène jusqu'à l'utilisation des réseaux
ADNs en passant par l'exhibition des produits sur
phages.
D'une façon générale, une extraction globale ne
permet jamais une représentation fidèle, car une
espèce rare est facilement masquée par des

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organismes dominants, ce qui peut aboutir à des
biais, notamment au cours de la PCR. Il existe une
série de parades à ces difficultés.
Mais l'identification suppose que l'on dispose de
cette séquence et c'est un biais limitant la recherche à
des gènes homologues. On ratera des gènes issus
d'une convergence fonctionnelle. Par ailleurs, la PCR
amplifie seulement une partie du gène et la
récupération de la totalité du gène sera nécessaire, ce
qui nécessitera des techniques de PCR particulières.
Une des difficultés rencontrées est que l'extraction
de l'ADN cause une fragmentation excessive (0,5 à 5
kb par fragment) qui empêche une ligation par bouts
cohésifs. Il faut généralement utiliser une ligation par
bout francs ou T-A.Les ARNs sont des marqueurs
intéressants car ils disparaissent rapidement et le
cliché qu'ils donnent est un instantané. Mais les
difficultés rencontrées sont nombreuses.
Les banques d'ADNs métagénomiques ne sont pas
plus compliquées à construire que dans d'autres
systèmes. Les premières banques de ce type ont été
réalisées au milieu des années 90s pour des
métagénomes marins. Diversa a été un des premiers
protagonistes privés, avec TerraGen Discovery
(rachetée en 2001 par Cubist Pharmaceuticals) à se
livrer à ce type d'exploration, souvent à la demande.
Les auteurs énumèrent dans un tableau les sociétés du
domaine. Ces banques doivent être criblées et c'est
souvent un criblage fonctionnel qui est utilisé dans la
mesure où les utilisateurs ont une idée en tête. Mais
n'importe quel criblage praticable à grande échelle est
possible.
Les vecteurs actuels permettent le clonage de voies
métaboliques entières. On essaye de le faire dans des
hôtes faciles à manipuler, et Escherichia coli vient à
l'esprit. Mais le faible nombre de clones positifs lors
d'une passe de criblage (en général moins de 0,01%)
est une limite sérieuse. Statistiquement, pour une
bibliothèque de petits inserts (<10 kb) il faut cribler
entre 105 et 106 clones pour obtenir un seul positif. Par
ailleurs on n'a aucune idée du biais introduit par cette
expression chez E.coli.
Le séquençage métagénomique complet est une
œuvre ambitieuse, car on peut considérer qu'un
gramme de sol ou un litre d'eau de mer contiennent de
très nombreux organismes, et on peut estimer qu'un
métagénome de sol contient entre 20 et 2000 Gb
d'ADN. Dans certaines conditions où la biodiversité
est très réduite ont peut arriver à séquencer
complètement des génomes. Cela a été le cas pour
deux espèces d'effluents acides de mines où 76 Mb ont
été séquencées. Plus de 4000 gènes ont ainsi été
caractérisés, ce qui a permis d'avoir un aperçu du
métabolisme dans les biofilms ainsi analysés.
Le projet de C Venter dans la mer des sargasses est
beaucoup plus ambitieux (comme toujours avec
Venter). Il comporte le séquençage de plus de 1 Gb et
la caractérisation d'environ 1,2 millions de gènes
potentiels. Mais, comme toujours, l'utilisation des
homologies limite la découverte de gènes inconnus.
On n'a d'ailleurs pu assembler que deux génomes au
maximum. C'est la richesse de cet écosystème qui
perturbe les analyses.
3.### L'interférence transcriptionnelle est un
terme mal défini qui correspond au fait que
l'expression d'un gène empêche celle d'un autre sur le
même chromosome. KE Shearwin et al.; Trends in
Genetics 21 (JUN05) 339-345 s'employent à clarifier
ce mécanisme.
L'interférence transcriptionnelle est souvent
asymétrique et résulte de l'existence de deux
promoteurs dont l'un est "fort" et l'autre "faible". Ils
peuvent être orientés de façon convergente et assurent
une transcription recouvrante au moins en partie. Ils
peuvent être en tandem, ou même recouvrants.
Ce type de situation peut résulter de l'entrée en
scène d'un élément transposable, mais également dans
le cadre de régulations naturelles.
L'auteur s'intéresse d'abord à ce dernier cas. C'est
notamment le cas du coliphage 186 dont le
promoteur lytique fort réprime partiellement le
promoteur faible lysogène situé 62 pb en aval. Ces
deux promoteurs sont convergents. Mais le
répresseur du promoteur fort lytique par la protéine
d'immunité permet d'avoir un équilibre facilitant une
lysogénie stable. (Voir BP Callen et al. Molecular
Cell 14 (04JUN04) 647–656, un des auteurs de la
revue).
Le cas des promoteurs en tandem est illustré par le
cas du promoteur permettant la transcription d'un
ARN non codant, SRG1 de la levure. Ce promoteur
est actif en milieu riche et interfère avec un
promoteur, orienté dans le même sens, du gène de
biosynthèse de la sérine SER3. Cette interférence est
liée directement à la transcription de SRG1 à travers le
promoteur de SER3 (voir J Martens et al.; Nature 429
(03JUN04) 571-574). Il reste à montrer comment en
milieu pauvre le premier promoteur cesse d'interférer.
Chez Escherichia coli, le promoteur P1 du gène de
la perméase générale pour les acides aminés
aromatiques, aroP, est recouvert par un promoteur
divergent, P3. L'ARN polymérase se lie à P3 en
présence d'acides aminés aromatiques, réduisant ainsi
l'activité de P1.
Chez les eucaryotes supérieurs, cette interférence
a été observée avec des promoteurs remaniés, mais a
également lieu dans un contexte naturel. C'est le cas
pour le gène de la petite GTPase N-Ras dont
l'expression est réprimée par la transcription du
gène unr (upstream of N-ras) immédiatement en
amont. La délétion du promoteur d'unr entraîne une
surexpression de N-ras et une létalité embryonnaire à
l'état homozygote.
Les rétrotransposons apportent dans le génome
leurs promoteurs qui peuvent commander les gènes
au voisinage du site d'insertion. Il n'est donc pas
étonnant qu'on les invoqués dans la cadre de la
variation épigénétique chez les Mammifères, dont le
génome est bourré de rétrotransposons entiers ou
dégénérés (mais un promoteur suffit, en principe). Les
LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements) sont
également invoqués. La fréquente transcription des
ADNs à partir du promoteur antisens inclus dans la
partie amont non traduite du rétrotransposon humain
L1, est un argument.
L'interférence transcriptionnelle comme élément de
régulations a surtout été caractérisée dans des
génomes extrachromosomiques, comme phages,

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plasmides, etc… Cela est probablement lié à la
compacité de ces génomes.
L'obstruction d'un promoteur par un complexe
d'élongation du messager est possible car le transit
d'un promoteur d'E.coli prend 2-3 secondes et un
promoteur fort comme le pL du bactériophage λ, qui
se déclenche toutes les 4,5 secondes ne peut que
ralentir de moitié l'activité d'un promoteur faible en
aval ne laissant pas le temps à un complexe de
transcription de s'installer. Pour que l'effet observé soit
plus accusé il faudrait que la polymérase fasse une
pause au niveau du promoteur en aval.
4.### SP Briggs et al.; Plant Physiology 138
(JUN05) 542-544 s'intéressent aux réseaux
d'expression génique. Ces réseaux ont permis de
caractériser les réseaux génétiques en comparant les
patrons d'expression de gènes dans différentes
conditions.
Les réseaux de miRNAs viennent s'y ajouter. Ces
miRNAs sont, on le sait, des régulateurs très
importants (ils régulent probablement le niveau de
10% des protéines). Les gènes qui les codent
représente 1% des gènes humains et 7% des gènes
d'Arabidopsis et interviennent sur 10% des gènes de la
plante. Dans la mesure où le ciblage est lié à une
homologie de séquence entre miRNA et son gène
cible, le repérage est relativement facile.
On commence à pouvoir déceler systématiquement
les cibles des facteurs de transcription en repérant
les facteurs sur la chromatine de la séquence cible.
Malheureusement ces techniques ne sont pas encore
assez fiables.
La mise en œuvre des réseaux de type "tiling" (des
sondes oligonucléotidiques chevauchantes et couvrant
la totalité du génome, si j'ai bien compris) est possible
et leur avantage est d'éviter tout biais. Mais leur coûts
est prohibitifs si on veut repérer tous les sites de
fixation d'une protéine liant l'ADN. Les réseaux de
promoteurs sont plus simples et donc moins coûteux,
mais sont limités par la qualité des annotations
géniques. Ils sont intéressants pour la description des
réseaux d'expression en aval de la fixation d'une
protéine régulatrice sur l'ADN.
Maintenant, si on veut travailler en amont d'un gène,
on peut déterminer si un gène immunoprécipité avec
une protéine liée, entraîne également une autre. Mais
il faut disposer d'une idée préalable sur l'identité de
cette protéine, rien à faire si on ne dispose pas de cette
donnée, et on ne pourra pas découvrir une protéine
insoupçonnée.
On peut également utiliser des combinaisons gène-
reporteur et observer si cette expression ne serait pas
modifiée chez certains mutants. Ceci donnerait une
indication sur les régulations en amont d'un gène.
Mais on ne saura pas, ainsi, s'il s'agit d'un effet direct
ou indirect.
Enfin, une technique intéressante est celle qui
consiste à réprimer l'expression d'un gène et à voir
quels sont les autres gènes dont l'expression est
modifiée. Il n'est cependant pas possible de
déterminer si cela est un effet direct ou indirect. Cette
technique a été appliquée de façon systématique au
maïs mais, jusqu'à présent, et à cause de
l'impossibilité de multiplexer les collections de
mutants, on ne peut reconstituer de larges réseaux
de transcription.
L'utilisation de code-barre ADN pour marquer des
mutants de délétion a permis de reconstituer les
interactions fonctionnelles intervenant dans
l'adaptabilité de Saccharomyces cerevisiae. On
mélange à quantités égales les divers mutants, et on
laisse la compétition jouer. On détecte ensuite par
réseau de codes-barre les proportions des mutants dans
la population à un instant donné. On détecte ainsi les
mutants ayant un avantage sélectif dans des conditions
données.
On a également pu, ainsi, détecter des synthétiques
létaux, c'est à dire des mutants viables avec une
mutation et létaux quand la mutation est combinée
avec une autre. En moyenne chaque gène possède une
trentaine de partenaires létaux qui ont des fonctions
apparentées. Quand plusieurs gènes ont les mêmes
partenaires, ils font partie d'une même voie.
Chez la levure on estime à 100 000 le nombre
d'interactions synthétiques létale (les interactions
protéines/protéines sont estimées à 25 000).
Si l'application aux plantes serait souhaitable, il faut
réaliser que le nombre de croisements à réaliser, puis
analyser, serait d'environ 350 millions. Autant dire
que cela est impossible et d'autres techniques
viendront supplanter cette technique entre temps.
On pourrait imiter le système de code-barre de la
levure en marquant des gènes suppresseurs
dominants, exprimés de façon transitoire dans des
cellules de plantes en division. Des suppresseurs de
tous les gènes seraient introduits et repérés sur un
réseau après culture. Tout code-barre disparaissant
quand on introduit un gène serait nécessaire à la
viabilité. C'est une forme de létal synthétique.
Ces suppresseurs dominants pourraient
correspondre à un VIGS (Virus Induced Gene
Silencing) ou un facteur de transcription artificiel.
On n'aurait plus que quelques dizaines de milliers de
caractérisations (on connaît, par exemple, 6 378 gènes
chez Arabidopsis).
Les facteurs artificiels de transcription pourraient
être utilisés pour examiner les conséquences d'une
surexpression, car cette dernière est difficile à obtenir
systématiquement. On pourrait d'ailleurs jouer à
transformer un activateur en répresseur en
recombinant les domaines. Fusionnés avec un
domaine de transduction dans Escherichia coli, on
pourrait inoculer la protéine et s'épargner les coûts de
la transformation.
L'auteur a pratiqué une substitution d'allèles variants
dans des souches recombinantes inbred sauvages
d'Arabidopsis et examiné les fluctuations de
l'expression, déterminant ainsi les régulateurs.
Les régulations post-transcriptionnelles sont
indépendantes des transcriptionnelles, et les
variations des messagers ne sont pas des indications
complètes. Les conclusions de l'auteur sont que les
réseaux biochimiques sont mécanistiques mais ne
permettent pas des prédictions fiables des
interactions, tandis que les réseaux génétiques
révèlent des relations quantitatives, mais pas les
mécanismes sous-jacents.
La recherche des gènes à l'intersection de
plusieurs réseaux génétiques a été pratiquée,

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notamment avec les multiples partenaires de SGT1
(suppressor of the G2 allele of Skp1) dans l'infection
par Magnaporthe. Chez l'orge et Arabidopsis, SGT1
intervient dans la résistance. On a trouvé plusieurs
autres protéines du riz interagissant avec SGT1 dans
un système à doubles hybrides chez la levure. L'une
d'entre elles, ERP (Elicitor-Response Protein), est
induite par un stress et d'autres par un éliciteur de
Magnaporthe. On peut utiliser ERP comme sonde
pour piéger d'autres protéines interagissant avec elle,
et l'une d'entre elles, inconnue jusqu'à présent, se
révèle indispensable à la résistance au champignon..
5. Chez Schizosaccharomyces pombe,
L'interférence ARN (RNAi) fait intervenir des
transcrits péricentromériques comme siRNAs
(small interfering RNAs), et elle est nécessaire à
l'assemblage de la chromatine correspondante. H Kato
et al.; Science 309 (15JUL05) 467-469 montrent que
c'est l'ARN polymérase II (la transcriptase des
messagers) qui est probablement impliquée dans le
couplage de la transcription péricentromérique
avec la maturation des siRNAs et l'assemblage de la
chromatine. Cette polymérase est un très gros
complexe aux multiples composants.
6. La présence de Wolbachia (une bactérie
symbiote d'innombrables invertébrés) peut
sérieusement perturber la signification des
expériences sur la Drosophile. Elle peut, en effet,
masquer les effets d'une mutation.
La mutation de Sex-lethal empêche les femelles de
former des œufs. La présence de la bactérie rétablit
cette production chez les mutantes. Par ailleurs des
Drosophiles ayant des durées de vie différentes
meurent au même âge quand on les débarrasse des
Wolbachia par la tétracycline. Or dans la collection du
Bloomington Stock Center à Indiana University, 30%
des souches sont infectées. C Ainsworth; Nature 436
(07JUL05) 8 se base sur un article de ME Clark et al.;
Genetics 170 (AUG05) 1667-1675.
7.### Les kinases Aurora B interviennent dans les
divisions cellulaires des eucaryotes. Elles participent
à la phosphorylation de l'histone H3 qui marque
l'entrée en mitose ou méiose qui concorde avec la
condensation des chromosomes. On en connaît deux
familles, avec les Aurora/Ipl1 de la levure et de
Caenorhabditis elegans, et Tousled des cellules
humaines. Les kinases Aurora phosphorylent un
substrat qui joue alors le rôle de sous-unité
régulatrice positive de la phosphorylation de H3.
Les kinases Tousled assurent bien la
phosphorylation de H3, mais la kinase Tousled-like,
TLK-1, de C.elegans en semble incapable. Ce rôle
est assuré par une autre kinase orthologue d'Aurora B,
AIR-2, qui possède de multiples rôles. TLK-1 est,
elle, un substrat activateur d'AIR-2,. Z Han et al.;
Current Biology 15, (24MAY05) 894-904 Les deux
kinases agissent donc conjointement. Voir le
commentaire de CT Richie et al.; Current Biology 15
(24MAY05) R379-R382.
8. OE Blacque et al.; Current Biology 15
(24MAY05) 935-941 s'intéressent à la génomique
fonctionnelle des cils (et flagelles). Ils ont analysé le
système de transport intraflagellaire (le long de
l'axonème du cil) qui permet l'assemblage et la
maintenance de l'appareil moteur. Ils ont comparé les
cellules neuronales ciliées et des cellules non ciliées
de Caenorhabditis elegans par la technique SAGE
(Serial Analysis of Gene Expression). Cette technique
implique la préparation de bibliothèques de cDNAs
spéciaux enchaînant de très courts segments d'ADN
(9-14 pb) agissant comme marqueurs spécifiques des
transcrits. La comparaison des séquences de ces
inserts permet de quantifier le niveau d'expression de
nombreux transcrits simultanément. Les auteurs ont,
par ailleurs, observé l'effet d'un facteur de
transcription ciliogène. Ils ont, en quelque sorte, décrit
un transcriptome du cil.
Ceci leur a permis d'identifier de nombreux gènes
impliqués dans le cil. Ils ont confirmé leur fonction
pour 14 d'entre eux. DYF-13, une protéine conservée
au cours de l'évolution, est un élément essentiel du
transport intra-ciliaire.
Les Productions Végétales
Les gènes et les génomes
9. La disponibilité de séquences génomiques
complexes permet une étude comparée de la structure
des génomes. AL Caicedo et al.; Plant Physiology 138
(JUN05) 545-547 donnent un aperçu des possibilités.
Malheureusement, faute de financements, très peu de
génomes végétaux ont été élucidés en totalité (riz et
Arabidopsis).
On ne connaît que très peu de choses sur la
dynamique des changements de cette structure et ses
conséquences sur le contenu génique et son évolution.
Cela inclut les duplications (et plus généralement
polyploïdisations) souvent évoquées, l'origine et
l'extinction des gènes, les rôles des éléments mobiles.
La sélection parmi ces modifications est une
question intéressante, dont celle des modifications
épigénétiques.
Les fonctions assurées par les génomes et leur
évolution peuvent être abordées, car on sait
maintenant caractériser les régions ayant une
importance fonctionnelle. Ainsi l'analyse du
polymorphisme de paires de base individuelles, avec
sa distribution très inégale le long du génome, est un
discriminateur appréciable. La quantification des
variations au sein d'une espèce aide à l'identification
des loci sous pression de sélection, qui se traduit par
des patrons de variation différant selon les zones du
génome.
Il existe, par ailleurs, une variabilité phénotypique
de certains caractères au sein d'une espèce (voir la
comparaison entre les écotypes Landsberg erecta et
Columbia d'Arabidopsis) et des déséquilibres de
ségrégation avec des marqueurs peuvent fournir des
données. .
L'existence de réseaux d'interactions au sein
d'unités fonctionnelles intégrées est maintenant

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connue, mais pas dans leurs détails. L'impact sur la
sélection est une question à résoudre.
La génomique des populations intègrent, à un
niveau supérieur, ces interactions et leur impact sur les
gènes, avec les flux de gènes, l'expansion de l'aire de
répartition, les goulot d'étranglement et les dérives
génétiques conséquentes. C'est d'ailleurs à ce niveau
que la sélection est la plus intéressante.
Mais comme les données moléculaires accumulées
(comme les séquences) portent sur des espèces
relativement éloignées et peu nombreuses, les
résultats des analyses vont porter sur des
ramifications relativement profondes de l'arbre
évolutif, les plantes étant relativement peu favorisées
dans ce contexte, par rapport à ce qui se passe du côté
des animaux.
La conservation des séquences indique une pression
de sélection stabilisatrice en faveur de fonctions
importantes. Les séquences importantes dans les
régulations sont, plus difficiles à caractériser
globalement. Une analyse de ce type a été pratiquée
pour l'annotation des génomes animaux et de levure.
Encore une fois les plantes ne sont pas très favorisées.
Régions codantes et régulatrices peuvent être
identifiées en localisant les régions soumises à la
sélection purificatrice. Cette dernière agit
principalement (mais pas uniquement) en éliminant
des mutations désavantageuses, impliquant la
conservation des mutations neutres. Ce principe a été
la base de la théorie neutraliste de l'évolution.
Partout émerge le besoin de disposer de plus de
séquences de plantes différentes.
Le développement
10.### LP Taylor et al.; Current Opinion in Plant
Biology 8 (JUN05) 317-323 analysent le rôle des
flavonoïdes dans le développement des plantes. Ces
produits longtemps considérés comme des métabolites
secondaires, et donc non indispensables, affectent, en
réalité, plusieurs étapes du développement. Ce sont
également des signaux bioactifs perçus par les
microorganismes, des substances allélochimiques
(signaux vers d'autres plantes, souvent d'exclusion),
sans parler de leur rôle dans la nutrition des
herbivores comme nous. La question est de savoir si
ces multiples actions reflètent leur diversité où
l'existence de "récepteurs" communs conservés. Les
flavonoïdes interviennent dans les signaux
hormonaux, la germination du pollen, la protection
contre les UV-B, et agissent comme phytoalexines, en
sus des effets allélopathiques. On connaît leurs effets
dans la nodulation par les divers Rhizobium.
Il n'est d'ailleurs pas sûr que les mêmes substances
aient les mêmes fonctions chez deux espèces
différentes, les flavonoïdes étant un stock de
substances dans lequel la sélection a pu utiliser une
fonction plutôt qu'une autre.
Les auteurs analysent le rôle des flavonoïdes dans
le transport de l'auxine en s'appuyant sur leur
compétition avec un inhibiteur d'efflux de l'auxine.
Ceci a permis d'identifier deux complexes récepteurs
dont un contient une aminopeptidase (AtAPM1)
membranaire sensible aux flavonols, et l'autre
ressemble aux transporteurs MDR des Mammifères
(MultiDrug Resistance) à cassette liant l'ATP.
Le rôle des flavonoïdes est souligné par les
mutations transparent testa 4 (tt4) dans le gène de la
chalcone synthase (CHS),qui sert d'entrée dans la
voie de synthèse des flavonoïdes. Ces mutants
présentent de nombreuses anomalies du
développement liées aux perturbations du transport
orienté de l'auxine, toutes compensables par addition
de naringénine, un intermédiaire dans cette voie.
Mais le mécanisme exact d'interférence avec le
transport d'auxine reste inconnu. On en a quelques
indications avec des modifications de localisation des
protéines PIN (il en existe au moins cinq chez
Arabidopsis, voir, par exemple, NJ Kaplinsky et al.;
Science 306 (29OCT04) 822-823 ou le Bulletin de
Mars §19), mais on n'a pas encore pu établir s'il s'agit
d'une intervention directe ou indirecte. La protéine
PINOID (PID) est une sérine/thréonine kinase qui
localise PIN1 et pourrait être la cible de
flavonoïdes.
Au moins chez le trèfle blanc, les flavonoïdes sont
également impliqués dans l'inhibition de la
destruction de l'auxine par des peroxydases. Les
flavonoïdes sont très probablement des régulateurs
non essentiels, mais régulateurs quand même. Mais
l'extrapolation entre plantes différentes n'est encore
pas vraiment possible.
Les flavonoïdes sont vraisemblablement synthétisés
par des complexes multienzymatiques à la surface du
réticulum endoplasmique, et sont donc
vraisemblablement sécrétés, mais il doit en rester dans
le cytoplasme pour expliquer leurs effets.
C'est chez le maïs (et chez les Pétunias) que le rôle
des flavonoïdes (particulièrement des anthocyanes,
pigmentées) dans la germination du pollen a été le
mieux établi. Le métabolisme des flavonols dans le
tapetum de l'anthère et leur glycosylation dans le
pollen pour donner un galactoside hydrosoluble,
grâce à une UDP-galactosyltransférase spécifique du
pollen, a été établi.
Cet effet sur la germination du pollen est observé
depuis les gymnospermes jusqu'aux angiospermes. Il
est donc apparu très tôt chez les végétaux terrestres.
Chez les mutants tt4 d'Arabidopsis une certaine
fertilité est conservée, indiquant que d'autres
substances favorisent la croissance du tube pollinique.
Cet effet existe également à la pointe des poils
absorbants, donc vraisemblablement par le même
mécanisme. Mais curieusement chez ces mutants la
transplantation dans le sol fait disparaître
progressivement le phénotype.
Le rôle des flavonoïdes dans les bienfaits
prébiotiques est soutenu par beaucoup de chercheurs
(et spécialistes du marketing). Beaucoup de ces effets
sont explicables par leurs effets anti-oxydants
(probablement impliqués dans la protection de la
plante contre les UV-B).
Ce sont également des toxines naturelles contre les
plantes voisines (substances allélopathiques). Ainsi
la (-)-catéchine est une puissante phytotoxine
sécrétées par les racines de Centaurea maculosa, ce
qui en fait une plante fortement invasive. Le
mécanisme d'action n'en est pas bien établi. La
neutralisation de ces toxines implique des