Photomorphogenèse

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La photomorphogenèse est l'ensemble des phénomènes induits par la lumière, qui modifie la forme et la couleur des plantes. Elle utilise de faibles quantités d'énergie par rapport à la photosynthèse, la lumière y jouant un rôle de signal plutôt que de source d'énergie.

Les phénomènes concernés sont :

  • l’absorption d’un rayonnement d’une certaine longueur d’onde par un photorécepteur,
  • la modification de ce photorécepteur (activation),
  • l’action primaire du photorécepteur modifié,
  • les différentes étapes de la chaîne de transduction conduisant à l’effet observé.

Les plantes mesurent la quantité, la qualité, la direction et la périodicité de la lumière à l'aide de 3 familles de photorécepteurs :

Phytochromes[modifier | modifier le code]

Les phytochromes régulent quasiment toutes les phases de développement des plantes :

Les phytochromes permettent une comparaison du rapport entre les quantités de lumière rouge et de lumière infrarouge reçues.

Le phytochrome est une molécule qui bascule de manière réversible entre 2 états selon la longueur d'onde reçue :

  • forme Pr absorbant à 660 nm (rouge) ;
  • forme Pfr absorbant à 730 nm (rouge lointain).

Si presque tout le phytochrome est converti de la forme active à inactive sous la lumière rouge lointaine, l’inverse n’est pas tout à fait vrai et une partie du Pr reste intact sous la lumière rouge. C’est du au fait que la forme active est aussi capable d’absorber des photons rouge et peut ainsi revenir à son état de Pr.

La conversion de Pfr en Pr est également activée à des températures égales ou supérieures à 30°C, ce qui inhibe la germination.

Exemples de mécanismes[modifier | modifier le code]

  • Germination : chez les Spermaphytes, la germination de certaines graines est induite par une exposition plus ou moins longue à la lumière rouge ou par de courtes irradiations séparées par des phases obscures plus longues. L’optimum d’éclairements dépend des espèces. Si Pfr est converti en Pr avant d’avoir induit une réaction, la germination n’aura pas lieu. Il existe toutefois certaines graines qui peuvent germer dans l’obscurité, c’est dû à la présence de Pfr formé durant le mûrissement dans les tissus. D’autres plantes requièrent une stimulation par la lumière bleu lointain et rouge lointain, de ce fait elles sont inhibées par la lumière rouge.
  • Évitement de l'ombre : la lumière rouge lointain reçue à l'ombre favorise la croissance des tiges au détriment de la taille des feuilles.
  • Floraison : le phytochrome est impliqué dans la mesure de la durée du jour (photopériodisme) qui influe sur la floraison des plantes dites de jours courts ou de jours longs.

Phototropines[modifier | modifier le code]

Les phototropines sont à l'origine de :

  • l'orientation de la plante vers la lumière (Phototropisme) ;
  • l'adaptation à la quantité de lumière reçue, en induisant le mouvement des chloroplastes dans la cellule, qui s'étalent pour capter une faible lumière ou s'empilent pour éviter la lumière en excès ;
  • l'ouverture des stomates.

La phototropine est une molécule qui se plie lorsqu'elle est soumise à la lumière bleue à 390 nm.

Cryptochromes[modifier | modifier le code]

Les cryptochromes régulent notamment :

  • l’élongation des tiges,
  • l’expansion des feuilles,
  • la synthèse d’anthocyanine,
  • la floraison,
  • la maintenance du cycle circadien par la lumière chez les plantes et les animaux (y compris chez l'homme).

Les cryptochromes sont des photorécepteurs à la lumière bleue (400-490 nm) et ultraviolette (UV-A, 315-380 nm).

État de la recherche[modifier | modifier le code]

Beaucoup de mécanismes de la photomorphogenèse restent à élucider : interactions entre les différents photorécepteurs, interactions avec d’autres signaux tels que la température, la signalisation hormonale, la gravité.

Tous les photorécepteurs ne sont pas encore connus : on a mis en évidence que les plantes sont aussi sensibles à la lumière verte[1] (influence sur la fermeture des stomates, sur la durée de floraison...) et aux UV-B (qui causent des dégâts sur l'ADN).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Folta and Maruhnich, 2007, Green light: a signal to slow down or stop

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]