January,  2001

Une équipe du laboratoire de Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes à Montpellier (CNRS, INRA, Agro-M, UM II), en collaboration avec une équipe américaine, vient de réaliser une première en caractérisant le gène ys1 de Maïs, impliqué dans la nutrition de la plante en fer. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 18 Janvier 2001 (1). 

Plusieurs laboratoires japonais, européens et américains cherchaient à identifier le gène ys1 car il constitue une clé essentielle pour comprendre les mécanismes moléculaires de la nutrition en fer des plantes. Chez les graminées, telles que le Maïs, l’absorption du fer se fait en deux étapes : la plante sécrète dans le milieu extérieur des petites molécules, les phytosidérophores, qui forment un complexe avec le fer présent dans le sol sous forme ferrique. Ce complexe est alors reconnu et importé au sein de la racine par un transporteur membranaire, produit du gène ys1. C’est la première fois que le support physique d’une telle activité de transport est caractérisé chez un organisme multicellulaire. 

Ce mode d’obtention du fer ne se rencontre que chez les graminées, une famille de plantes produisant la plupart des graines de consommation courante (riz, blé, maïs…). Cette caractéristique joue un rôle écologique très important puisque ces plantes, en raison de ce mode d’acquisition du fer, sont très résistantes à la chlorose ferrique. Cette déficience nutritionnelle affecte fréquemment les plantes non graminées (vigne, arbres fruitiers, cultures légumières etc.) lorsqu’elles sont cultivées sur des sols calcaires. Ces sols représentent le tiers des terres arables de la planète. 

L’identification de ce gène a de plus révélé une surprise de taille : il existe 8 gènes homologues de ys1 chez Arabidopsis thaliana, la plante modèle des non graminées, dont le génome a récemment été entièrement séquencé. Or, les phytosidérophores ne sont pas synthétisés chez les plantes non graminées. Celles-ci acquièrent le fer par un autre mécanisme. Un champ d’investigation très important s’ouvre donc pour caractériser la fonction de ces gènes chez les non graminées. 

Ce résultat permet d’envisager des applications dans le domaine de l’agronomie et de la nutrition humaine. Il est en effet concevable de pouvoir conférer ce mode de nutrition en fer aux plantes non graminées. Ceci diminuerait ainsi leur sensibilité à une faible disponibilité du fer dans le sol et permettrait d’augmenter leur teneur en fer, et donc le rendement des cultures. L’amélioration des qualités nutritives des aliments végétaux représente un autre enjeu important quand on sait que 30% de la population mondiale souffre de carence en fer. 

(1) C. Curie, Z. Panaviene, C. Loulergue, S.L. Dellaporta, J.F. Briat and E.L. Walker (2001) Maize yellow stripe1 encodes a membrane protein directly involved in Fe(III) uptake, Nature 

Contact scientifique: 
Dr Jean-François BRIAT (briat@ensam.inra.fr), tél. 04 99 61 24 93 

INRA news release
N3446