Un gène de la genèse du chloroplaste découvert

Les chloroplastes sont des organites encore mystérieux malgré leur rôle crucial dans le métabolisme végétal. Des travaux menés par des biologistes de l’Université de Leicester (Grande-Bretagne) révèlent le rôle d’une protéine transmembranaire impliquée dans le système ubiquitine-protéasome (UbPr) et la biogenèse des chloroplastes.
Le système ubiquitine-protéasome est au cœur de la plupart des processus biologiques, notamment via son rôle central dans la dégradation contrôlée de leurs protéines régulatrices. Ainsi, le rôle de la protéolyse intracellulaire ne se cantonne pas à éliminer les protéines anormales ou endommagées mais intervient dans la régulation fine des taux de protéines clés pour la cellule.
Les travaux de Paul Jarvis et son équipe montre que la biogenèse des chloroplastes est aussi affectée par le système UbPr. En identifiant, par génétique inverse, le gène d’Arabidopsis thaliana SP1, qui code une protéine de la membrane des chloroplastes suspectée d’appartenir à la famille des E3-ligases de l’ubiquitine, les chercheurs britanniques ont mis en évidence un processus d’ubiquitinylation par la protéine SP1 des GTPases Toc, impliquées dans l’importation de protéines essentielles à la photosynthèse dans le chloroplastes. Or l’ubiquitinylation est une modification post-traductionnelle qui conduit à coup sûr à la dégradation de la protéine par le système UbPr. Cette découverte suggère donc que le système UbPr régule la photosynthèse via la machinerie d’importation des protéines dans le chloroplaste.
De plus, des plantes mutées sur le gène SP1 présentent des phénotypes où le développement des chloroplastes est altéré. La transformation d’étioplaste (plaste indifférencié) en chloroplaste est ralentie comparée à celle des plantes natives, tout comme le passage de chloroplaste à gérontoplaste (spécifique des plantes âgées). En travaillant sur des doubles mutants sp1/pp1, où PP1 est un gène précédemment identifié comme essentiel à l’importation dans le chloroplaste, les biologistes observent que la mutation sp1 restaure partiellement la fonction du chloroplaste comparée aux plantes natives et aux mutants simples pp1. En effet, les chloroplastes du mutant pp1 sont jaune pâle et non fonctionnels quand ceux du double mutant sp1/pp1 sont plus verts, juste légèrement plus clairs que ceux des plantes sauvages.
Ces résultats suggèrent l’existence de mécanismes de régulation du chloroplaste par le système UbPr et ouvrent un nouveau champ de recherche.

Ling Q et al. (2012) Science 338, 655-9

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Kessler F (2012) Science 338, 622-3

En haut, du semis de A. thaliana sauvage, à droite celui d’un mutant pp1 et à gauche un mutant double mutant sp1/pp1.
© P. Jarvis/Q. Ling