Les chercheurs ont d’abord cherché à comprendre plus généralement quelles parties des cellules végétales contrôlent les réponses des plantes au stress dû à des facteurs tels que les infections, trop de sel ou trop peu de lumière. Par hasard, ils ont découvert que cet organite et une protéine responsable de son maintien contrôlent la survie des plantes lorsqu'elles sont laissées trop souvent dans l'obscurité.

Parce qu'ils ne s'attendaient pas à cette découverte, décrite dans un Plantes naturelles article de revue, l’équipe de recherche était ravie.

« Pour nous, cette découverte est très importante. Pour la première fois, nous avons défini l'importance profonde d'un organite dans la cellule qui n'était pas impliqué auparavant dans le processus de vieillissement », a déclaré Katie Dehesh, professeur distingué de biochimie moléculaire à UCR et co-auteur du nouvel article.

Parfois décrit comme ressemblant à une pile de ballons dégonflés ou à des lasagnes tombées, l'organite appelé corps de Golgi est composé d'une série de sacs recouverts de membrane en forme de coupe. Il trie diverses molécules dans la cellule et veille à ce qu’elles arrivent aux bons endroits.

« Les Golgi sont comme le bureau de poste de la cellule. Ils emballent et envoient des protéines et des lipides là où ils sont nécessaires », a déclaré Heeseung Choi, chercheur au département de botanique et des sciences végétales de l'UCR et co-auteur de la nouvelle étude. « Un Golgi endommagé peut créer de la confusion et des troubles dans les activités de la cellule, affectant son fonctionnement et sa santé. »

Si le Golgi est le bureau de poste, alors la protéine COG est le postier. Cette protéine contrôle et coordonne le mouvement des petites « enveloppes » de sacs qui transportent d’autres molécules autour de la cellule.

De plus, le COG aide les corps de Golgi à attacher les sucres à d’autres protéines ou lipides avant qu’ils ne soient envoyés ailleurs dans la cellule. Cette modification du sucre, appelée glycosylation, est cruciale pour de nombreux processus biologiques, notamment la réponse immunitaire.

Pour en savoir plus sur la façon dont le COG affecte les cellules végétales, l’équipe de recherche a modifié certaines plantes afin qu’elles ne puissent pas le produire. Dans des conditions de croissance normales, les plantes modifiées poussaient très bien et étaient impossibles à distinguer des plantes non modifiées.

Cependant, priver les plantes de lumière signifie qu’elles sont incapables de produire du sucre à partir de la lumière du soleil pour alimenter leur croissance. Lorsqu’elles sont exposées à une obscurité excessive, les feuilles des plantes mutantes sans COG ont commencé à jaunir, à se froisser et à s’amincir – signe que les plantes étaient en train de mourir.

« Dans l'obscurité, les mutants COG ont montré des signes de vieillissement qui apparaissent généralement dans les plantes sauvages non modifiées vers le neuvième jour. Mais chez les mutants, ces signes se sont manifestés en seulement trois jours », a déclaré Choi.

Inverser la mutation et renvoyer la protéine COG dans les plantes les a rapidement ramenés à la vie. « C'est comme si rien ne leur était arrivé une fois que nous avons inversé la mutation », a déclaré Dehesh. « Ces réponses mettent en évidence l'importance cruciale de la protéine COG et de la fonction normale de Golgi dans la gestion du stress », a ajouté Choi.

Une partie de l’enthousiasme suscité par cette découverte réside dans le fait que les humains, les plantes et tous les organismes eucaryotes possèdent des corps de Golgi dans leurs cellules. Désormais, les plantes peuvent servir de plateforme pour explorer les subtilités du rôle de Golgi dans le vieillissement humain. Pour cette raison, l’équipe de recherche prévoit d’autres études sur les mécanismes moléculaires à l’origine des résultats de cette étude.

« Non seulement nos recherches font progresser nos connaissances sur la façon dont les plantes vieillissent, mais elles pourraient également fournir des indices cruciaux sur le vieillissement chez l'homme », a déclaré Dehesh. « Lorsque le complexe protéique COG ne fonctionne pas correctement, nos cellules peuvent vieillir plus rapidement, tout comme ce que nous avons observé chez les plantes lorsqu'elles manquaient de lumière. Cette avancée pourrait avoir des implications considérables pour l'étude du vieillissement et des maladies liées à l'âge. « .