Chaque graine commence avec un objectif simple : atteindre l'eau, collecter les nutriments et rester droite. Sous la surface, les extrémités des racines explorent le sol, s'étendant en branches qui maintiennent la plante en vie. Des chercheurs ont maintenant retracé le moment où ces branches apparaissent jusqu'à l'autophagie, la voie de recyclage que beaucoup associent aux bienfaits du jeûne pour la santé.
Des scientifiques de l'Université de Copenhague ont cartographié la voie chez des semis vivants. Ils ont observé le facteur de transcription ARF7 disparaître et revenir par vagues prévisibles, chacune liée à une poussée de l'hormone de croissance auxine. "Le jeûne est devenu populaire, car il semble avoir divers effets bénéfiques pour la santé chez l'homme, car les périodes sans nourriture amènent le corps à activer des processus de nettoyage pour se débarrasser de divers déchets dans les cellules", explique le professeur adjoint Eleazar Rodriguez.
Le processus repose sur NBR1, une étiquette qui guide les protéines usagées vers une vacuole pour la dégradation. Chaque suppression d'ARF7 réinitialise le circuit de signalisation afin qu'il puisse se déclencher à nouveau quelques heures plus tard. Lorsque l'autophagie ralentit, ARF7 s'accumule, les messages durent longtemps et la racine perd son rythme habituel. Le schéma ressemble aux rythmes circadiens qui guident l'ouverture des feuilles, mais se concentre uniquement sur la construction de la moitié cachée de la plante.
Le groupe a désactivé les gènes clés de l'autophagie pour tester les limites de la voie. Les semis mutants ont produit moins de racines latérales et ont absorbé moins d'eau. "Lorsque nous avons perturbé l'autophagie de la plante, il y avait des déchets partout, et nous avons pu détecter la protéine ARF7 parmi les déchets", explique Rodriguez. La microscopie a révélé des vacuoles gonflées pleines de débris, ce qui a entraîné un système racinaire clairsemé et inefficace.
Étant donné que la boîte à outils de recyclage est partagée entre les plantes à fleurs, les résultats ouvrent de nouvelles options pour les sélectionneurs et les entreprises développant des additifs microbiens pour le sol. L'ajustement de l'autophagie ou l'ajustement des étiquettes NBR1 pourrait permettre aux racines de rechercher l'humidité plus profondément dans le sol et de capturer les engrais avant qu'ils ne soient emportés, améliorant ainsi les récoltes sans intrants supplémentaires. Des parcelles pilotes au Danemark testent déjà ces idées dans le cadre de l'évolution des régimes de pluie.