Les microARN : Une avancée dans la compréhension des mécanismes végétaux
Les microARN jouent un rôle crucial dans la résistance des plantes face à des conditions difficiles telles que la sécheresse, la salinité et les pathogènes. Cependant, une étude récente publiée dans Nature Plants par des chercheurs de Texas A&M AgriLife Research a révélé que notre compréhension des processus complexes de production de ces molécules est encore limitée.
Rôle et potentiel des microARN
Les microARN sont de petites molécules capables de réguler l’expression des gènes en guidant les protéines. La création de versions artificielles de ces microARN permet aux scientifiques de cibler des gènes spécifiques pour améliorer les cultures.
« Bien que ces molécules de microARN soient très petites, leur impact est considérable », a déclaré Xiuren Zhang, professeur titulaire au Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences et chercheur principal de l’étude.
Les co-auteurs de l’étude, Changhao Li et Xingxing Yan, ont contribué à cette recherche sous la supervision de Zhang. Leur travail a profondément modifié notre compréhension de la biogenèse des microARN chez l’organisme modèle Arabidopsis thaliana.
Une réévaluation des microARN
En utilisant des mutations précises et un design expérimental innovant, les chercheurs de Texas A&M AgriLife ont réexaminé le paysage des microARN chez Arabidopsis thaliana. Ils ont découvert que moins de la moitié des microARN identifiés étaient correctement classés, tandis que d’autres nécessitaient des investigations supplémentaires.
Cette étude a non seulement clarifié l’identification des véritables microARN dans Arabidopsis thaliana, mais elle a également proposé un cadre expérimental efficace pour des analyses similaires dans d’autres cultures et même chez les animaux, qui pourraient également bénéficier d’une telle réévaluation. Les découvertes de l’équipe ont permis d’établir de nouvelles directives pour la conception de microARN artificiels, ouvrant ainsi la voie à des améliorations dans des cultures comme le maïs, le blé, le soja et le riz.
Une recherche de longue haleine
Les microARN mesurent généralement entre 21 et 24 nucléotides. Cependant, selon Zhang, leurs précurseurs présentent une grande diversité de formes et de tailles dans les plantes.
Cette diversité structurelle complique l’identification des caractéristiques clés essentielles à leur traitement, laissant la question de la génération des microARN dans les plantes largement inexplorée.
Arabidopsis thaliana, également connue sous le nom de cresson de thale, est un organisme modèle en biologie végétale. Son génome relativement petit, sa croissance rapide et sa capacité à produire de nombreuses graines en font un outil de recherche précieux.
Il y a environ dix ans, Zhang et son équipe ont découvert un lien entre une boucle sur la structure du précurseur de microARN et le premier site de coupure. Cette première coupure est cruciale car elle détermine le premier nucléotide de la molécule de microARN mature, un facteur essentiel pour son orientation dans la cellule.
Résultats inattendus
Pour valider leurs hypothèses, les chercheurs ont effectué des mutations spécifiques sur la protéine dicer, responsable des coupures précises des précurseurs de microARN. Normalement, cette protéine agit comme deux mains qui maintiennent un brin d’ARN précurseur et effectuent des coupures simultanées.
« Nous avons réalisé des mutations ponctuelles à deux endroits distincts dans la protéine dicer pour la rendre semi-active », a expliqué Yan. « Cela permet de couper un seul brin et d’arrêter le traitement ultérieur, ce qui nous donne l’occasion de capturer les produits intermédiaires du précurseur de microARN. »
Les résultats ont montré que seulement 147 des 326 précurseurs de microARN proposés interagissaient de manière définitive avec la protéine dicer, les classant ainsi comme de véritables précurseurs de microARN. En revanche, 81 d’entre eux n’interagissaient pas du tout, suggérant qu’ils devraient être reclassés en tant qu’autres types d’ARN. Environ 100 nécessitent des investigations supplémentaires.
En utilisant une technique avancée de haute capacité et une nouvelle méthode computationnelle, l’équipe a également cartographié les structures des précurseurs de microARN dans leurs conditions cellulaires naturelles, découvrant que, parmi les 147 véritables molécules de microARN, environ 95 % de leurs structures différaient des prédictions informatiques.
Perspectives d’avenir
Bien que l’équipe ait encore de nombreux précurseurs de microARN à valider chez Arabidopsis thaliana, Zhang a exprimé son enthousiasme à l’idée de collaborer pour étudier le traitement des microARN dans les cultures agricoles, afin d’envisager des applications pratiques.
« Nous souhaitons en apprendre davantage sur les types de microARN présents dans d’autres cultures, comment ils sont traités et comment nous pouvons créer des microARN artificiels dans ces plantes », a-t-il déclaré. « Cette étude fournit des ressources qui peuvent être largement utilisées, et nous pouvons maintenant revisiter d’autres cultures pour identifier ce qui doit être corrigé et explorer d’autres possibilités avec cet outil. »
