Nouvelles Perspectives sur l'Immunité des Plantes : Découverte des Cellules PRIMER

LA JOLLA (8 janvier 2025) -- Les corps humains utilisent une population diversifiée de cellules immunitaires qui circulent entre les organes, réagissant à diverses menaces. En revanche, les plantes doivent compter sur des cellules individuelles pour gérer leur propre immunité. De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Institut Salk révèlent comment les cellules végétales s'adaptent pour se protéger contre les pathogènes.

Lorsqu'elles rencontrent une menace, les cellules végétales passent à un état immunitaire spécialisé, devenant des cellules PRimary IMmunE Responder (PRIMER). Cette nouvelle population cellulaire agit comme un hub, initiant la réponse immunitaire. Entourant ces cellules PRIMER se trouvent des cellules « témoins », qui jouent un rôle crucial dans la transmission de la réponse immunitaire à travers la plante.

Les conclusions, publiées dans Nature le 8 janvier 2025, améliorent la compréhension du système immunitaire des plantes, de plus en plus vital dans le contexte de la résistance antimicrobienne et du changement climatique.

Le professeur Joseph Ecker, auteur principal de l'étude, déclare : « Dans la nature, les plantes sont constamment attaquées et nécessitent un système immunitaire fonctionnel. Cependant, les plantes ne disposent pas de cellules immunitaires mobiles et spécialisées et doivent développer un système où chaque cellule peut répondre aux menaces immunitaires sans négliger d'autres fonctions. Jusqu'à présent, les mécanismes de cette réponse étaient flous. »

Les plantes rencontrent divers pathogènes, tels que des bactéries et des champignons. Lorsque ces pathogènes envahissent, les cellules végétales stationnaires assument la responsabilité de répondre et d'alerter les cellules voisines. Différents pathogènes peuvent entrer par divers endroits et à différents moments, entraînant des stades de réponse immunitaire simultanés à travers la plante.

Pour étudier cette complexité, l'équipe de Salk a utilisé deux techniques de profilage avancées : la multiomique unicellulaire résolue dans le temps et la transcriptomique spatiale. Cette combinaison a permis à l'équipe d'observer la réponse immunitaire des plantes dans chaque cellule avec un détail sans précédent.

Le premier auteur Tatsuya Nobori note : « La découverte de ces cellules PRIMER rares et de leurs cellules témoins environnantes fournit un aperçu significatif de la manière dont les cellules végétales communiquent pour survivre aux menaces externes. »

La recherche a impliqué l'introduction de pathogènes bactériens sur les feuilles d'Arabidopsis thaliana, un organisme modèle dans la recherche végétale. L'équipe a identifié un nouvel état de réponse immunitaire, PRIMER, qui est apparu dans des cellules situées à des points chauds immunitaires spécifiques. Les cellules PRIMER exprimaient un nouveau facteur de transcription, GT-3a, probablement crucial pour alerter d'autres cellules d'une réponse immunitaire active.

De plus, les cellules témoins adjacentes aux cellules PRIMER se sont révélées également importantes, exprimant des gènes qui facilitent la communication à longue distance. Les recherches futures visent à mieux élucider les interactions entre les cellules PRIMER et témoins, qui sont suspectées d'être essentielles à la propagation de la réponse immunitaire.

Cette nouvelle compréhension de la réponse immunitaire des plantes est désormais disponible en tant que base de données de référence pour les chercheurs du monde entier. Alors que les pathogènes évoluent dans le contexte du changement climatique et de la résistance croissante aux antibiotiques, cette base de données sert de fondation pour la recherche future visant à garantir des plantes et des cultures saines.

Le professeur Ecker déclare : « Il y a un intérêt considérable pour les atlas cellulaires détaillés, et nous sommes ravis de créer une ressource accessible au public pour les chercheurs. Notre atlas pourrait mener à des découvertes sur la manière dont les cellules végétales individuelles réagissent aux facteurs de stress environnementaux, ce qui est crucial pour le développement de cultures résilientes au climat. »

D'autres contributeurs à l'étude incluent Joseph Nery, Alexander Monell, Travis Lee, Yuka Sakata, Shoma Shirahama et Akira Mine.

La recherche a été soutenue par le Howard Hughes Medical Institute et le Human Frontiers Science Program.

À propos de l'Institut Salk pour les Études Biologiques : Fondé par Jonas Salk, l'Institut Salk est dédié à percer les secrets de la vie à travers la recherche dans divers domaines, y compris la biologie végétale et l'immunobiologie. En savoir plus sur www.salk.edu.