la biologie de papy - 05








L'HYPOTHESE DE PAPY


Une hypothèse portant sur le mode d'action de deux types
d'hormones végétales, à l'évidence impliquées dans

les phénomènes de régulation cellulaire




En mai 1965, Paul Papy, chercheur d'origine étrangère, est engagé à l'INRA et affecté au laboratoire de physiopathologie végétale de Dijon. Ses fonctions: étudier le mode d'action des hormones végétales de croissance dans le cas des relations hôte/parasite existant entre une variété de tomate et un champignon pathogène. C'est du moins ce qui est écrit dans le contrat.

Pourtant, le directeur du laboratoire le sait, Papy ne s'intéresse réellement ni au mode d'action des hormones végétales, ni aux relations hôte/parasite évoquées ci-dessus. Il veut simplement vérifier, dans un cas particulier choisi au hasard, les conclusions auxquelles il est arrivé deux ans plus tôt en rédigeant son mémoire de fin d'études.

Ces conclusions portent sur le mode d'action des auxines et des gibbérellines, ces substances mystérieuses appelées "hormones de croissance" qui agissent toujours, partout et à tous les niveaux, et dont nous avons déjà parlé. Elles se résument comme suit:

"Les auxines et les gibbérellines, hormones végétales dont nous ne connaissons en réalité que les diverses formes baladeuses, agiraient, une fois arrivées au terme de leur balade dans la plante, les unes au niveau des groupes AT, les autres au niveau des groupes GC de l'ADN. leur rôle étant en fait d'assurer l'ouverture sélective des doubles chaînes d'ADN (l'activation des gènes) par rupture des liaisons H+ qui en assurent la stabilité... Ce que l'on peut exprimer de la façon suivante: à un moment donné, dans une cellule donnée, seuls seraient actifs les gènes dont la structure (le rapport des groupes AT/GC) correspond à l'équilibre auxines/gibbérellines régnant à ce moment dans cette cellule".



TROIS REMARQUES PRELIMINAIRES.


Cette hypothèse ne préjuge en rien du mode d'action des autres hormones végétales, substances sans parenté chimique avec les deux hormones envisagées ici, et qui ont nécessairement de ce fait une activité différente.

Elle ne préjuge pas non plus des groupes au niveau desquels les auxines et les gibbérellines agiraient, ou du fait que cette action s'exerce sur toute la longueur des doubles chaînes d'ADN plutôt que sur leur partie initiale, dite "opérateur" en biologie moléculaire. Parce qu'elle en strictement incapable, et que tout cela n'a pas grande importance pour l'instant.

Enfin, par souci de commodité, le terme "hormones" ne s'appliquera à partir de maintenant qu'aux formes actives des auxines et des gibbérellines, substances qui seules nous intéressent ici. Leurs formes baladeuses seront appelées "hormones libres".



POURQUOI CETTE HYPOTHESE ?


Nous avons vu que le fait de traiter une plante avec une auxine ou avec une gibbérelline induit des modifications profondes au niveau de la croissance, de la différenciation, de la reproduction, de la sénescence, de la sensibilité ou de la résistance de la plante à telle ou telle maladie..., tous phénomènes résultant d'une multitude de réactions enzymatiques. Papy pensait donc, comme beaucoup de gens à l'époque, que l'action de ces substances ne pouvait s'expliquer sans passer, sinon par les enzymes, du moins par un grand nombre d'enzymes.

Or il y avait dans cette sorte d'évidence quelque chose qui gênait le cher homme: la contradiction existant entre le caractère non-spécifique des auxines ou des gibbérellines et la spécificité des enzymes. Comment trouver en effet, dans l'infinie diversité des structures enzymatiques, ces sites d'action, ces groupes chimiques toujours semblables, qui permettraient de concevoir une action non-spécifique des hormones à ce niveau?

Il en arriva donc à cette conclusion, somme toute fort logique: puisqu'une action directe des auxines et des gibbérellines sur les enzymes est difficile à envisager, cette action, puisque action il faut qu'il y ait, devrait être indirecte. Auxines et gibbérellines agiraient alors au niveau de substances possédant une structure non spécifique. Des substances qui à leur tour devraient rendre compte de l'infinie diversité des structures enzymatiques.

Et il se dit que le choix était ici limité, qu'il fallait passer par l'ADN, sa structure en double chaîne, et plus précisément par les groupes AT et GC, directement impliqués dans la synthèse des enzymes.

D'où l'hypothèse précédente et les schémas suivants, auxquels nous nous référerons en permanence à compter de maintenant, puisqu'ils constituent le fondement même de ce qu'il faut bien appeler la "Biologie de Papy".



QUI TIENT LA QUEUE DU CHAT TIENT LE CHAT TOUT ENTIER...


Pour Papy, cette hypothèse ne pouvait être que juste ou fausse: elle était juste si les auxines et les gibbérellines agissent réellement au niveau des groupes AT et GC de l'ADN, leur rôle étant alors de contrôler l'activité des gènes. Elle était fausse dans tous les autres cas de figure.

Si elle était fausse, ce ne serait somme toute qu'une hypothèse de plus qu'il faudrait ranger au placard. Si elle était juste, elle représentait par contre quelque chose d'important, parce qu'elle permettait de mieux comprendre, non seulement le mode d'action des deux principales hormones végétales, mais aussi dans la foulée les phénomènes de régulation cellulaire, le fonctionnement de la cellule, le fonctionnement de l'organisme, les notions de santé et de maladie, les différents types de maladie, et sans doute bien d'autres choses encore.

Si l'hypothèse correspond à la réalité, on peut dire en effet sans grand risque de se tromper:



EN CE QUI CONCERNE LES ORGANISMES UNICELLULAIRES:



Les flèches noires correspondent à des réactions de synthèse et de dégradation nécessitant l'intervention d'enzymes spécifiques..., les flèches.blanches à de simples réactions d'échange, d'équlibre, de régulation.




1. A un moment donné, dans une cellule donnée, seuls sont actifs les gènes dont la structure (le rapport des groupes AT/GC) correspond à l'équilibre auxines/gibbérellines régnant à ce moment dans cette cellule. Cet équilibre vient-il à changer? ces gènes perdent leur activité au profit d'autres gènes, dont la structure correspond au nouvel équilibre régnant maintenant dans la cellule. Et il en résulte ce qui suit:
- tout ce qui se passe à un moment donné dans un cellule donnée est directement lié à l'équilibre auxines/gibbérellines régnant à ce moment dans cette cellule,
- tout ce qui se passe dans une cellule donnée pendant un laps de temps donné est directement lié à l'évolution de l'équilibre auxines/gibbérellines régnant dans cette cellule pendant ce même laps de temps.

2. La régulation exercée par ces deux hormones sur l'activité cellulaire ne peut être absolue. Elle ne concerne en effet que la synthèse des enzymes, l'activité de ces mêmes enzymes restant soumise à l'influence du milieu (du milieu cellulaire s'entend, lui-même influencé par le milieu extérieur).

3. Il n'empêche que son rôle est important: comme tout phénomène métabolique qui se respecte, l'équilibre hormonal résulte d'une activité enzymatique complexe (les gibbérellines sont issues du métabolisme carboné, les auxines du métabolisme azoté). Il reflète donc à sa manière ce qui se passe dans l'organisme, compte tenu de son âge, de son état physiologique et des conditions de milieu...

4. Ce petit ordinateur qu'est le noyau ne régule donc pas la synthèse des enzymes simplement en fonction d'un programme préétabli (le programme génétique). Il le fait en tenant compte des informations que lui fournit l'équilibre AUX/GIB sur le stade d'évolution de la cellule, son état sanitaire, et les conditions de milieu.



EN CE QUI CONCERNE LES PLURICELLULAIRES:


Les flèches noires correspondent etc



5. Tout ce qui se passe à un moment donné dans une plante donnée est directement lié à l'équilibre auxines/gibbérellines régnant à ce moment dans chacune des cellules de cette plante.
- Tout ce qui se passe dans une plante donnée pendant un laps de temps donné est directement lié à l'évolution de l'équilibre auxines/gibbérellines régnant dans chacune des cellules de cette plante pendant ce même laps de temps.

6. A la différence de ce qui se passe chez les unicellulaires, l'équilibre auxines/gibbérellines régnant dans la cellule ne reflète pas ici seulement le métabolisme de la cellule. Dépendant en grande partie des hormones libres, il reflète aussi à sa manière ce qui se passe dans toutes les autres cellules de la plante. Ces milliards de petits ordinateurs que constituent les noyaux, et qui sont strictement identiques dans une même plante..., ces milliards de petits ordinateurs sont donc connectés les uns aux autres et agissent en réseau, tout comme le font les ordinateurs sur lesquels tapotent les employés d'une banque ou d'une entreprise bien menée.

7. Les racines prennent donc en compte les variations de température ou de lumière auxquelles sont soumises les parties aériennes de la plante... Les tiges ou les feuilles réagissent à la plus ou moins grande humidité du sol, aux apports d'engrais, voire aux méfaits d'un champignon pathogène s'attaquant aux racines.

8. On peut enfin ajouter ceci: un organisme uni- ou pluricellulaire qui ne répond pas à ces conditions sera éliminé par voie de sélection naturelle, à moins que des circonstances exceptionnelles ne lui permettent de contourner le problème (cf certains cas de symbiose, de parasitisme, ou d'intervention humaine).


Reste à savoir dans quelle mesure cette théorie peut correspondre à la réalité. D'où cette nouvelle question: comment s'y prendre pour la vérifier?



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