Régulation du métabolisme glucidique lors du développement floral

Les analyses que nous avons menées au vignoble sur le métabolisme glucidique ont montré que l’évolution des teneurs en glucides (glucose, fructose, saccharose et amidon) dans les inflorescences est le résultat d’un métabolisme glucidique différent entre le GW et le PN et serait une des causes expliquant la sensibilité différente à la coulure de ces cépages.

Pendant tout le développement des fleurs, ces concentrations sont le résultat d’un équilibre entre plusieurs processus. Aussi, il serait intéressant d’appliquer divers traitements chimiques visant à modifier le métabolisme glucidique de la plante pendant le développement floral.

Plusieurs mécanismes peuvent être la cible de ces traitements. La photosynthèse étant à la base du métabolisme glucidique, la répression de son fonctionnement devrait être entreprise afin de connaître le rôle des réserves glucidiques dans la floraison. Tout d’abord, l’application d’inhibiteurs de photosynthèse, comme l’atrazine qui inhibe la photosynthèse au niveau du photosystème II en bloquant le transport des électrons et le transfert de l’énergie lumineuse, à certaines périodes du développement floral permettrait de connaître son importance sur la croissance des inflorescences, puis des grappes. La période comprise entre les stades 15 et 17 devrait être particulièrement étudiée car la photosynthèse y devient en effet la source principale de glucides (Fig. 30). L’inhibition de la photosynthèse à ces stades ferait devenir les réserves amylacées comme seules sources de glucides disponibles pour l’ensemble du développement, des inflorescences jusqu’aux grappes.

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Dans le but de réduire l’activité photosynthétique, l’apport exogène de glucides à la plante permettrait de modifier la photosynthèse. En effet, l’abondance de glucides dans les cellules inhibe la photosynthèse, la croissance et la mise en réserve des glucides via un rétro-contrôle négatif (Koch 1996). Déjà, quelques gènes spécifiques de la vigne codant pour des protéines impliquées dans la photosynthèse et dans le métabolisme glucidique sont connus (Bézier 2003). Leur utilisation sur une puce à ADN permettrait alors de connaître les gènes dont l’expression est régulée par les glucides. En parallèle à cette étude moléculaire, des mesures de l’activité photosynthétique grâce au Li-Cor et des teneurs en pigments photosynthétiques (chlorophylles a et b, caroténoïdes) devront être entreprises.

À l’opposé, l’importance de la photosynthèse de chaque organe pour son développement et sa croissance devrait aussi être étudiée. En effet, nous avons montré que les feuilles et les inflorescences assimilent le CO2 (Lebon et al. 2005b). Cependant, nous ne savons pas si les inflorescences peuvent se développer uniquement grâce aux photoassimilats qu’elles produisent. L’annulation des pédoncules floraux et des pétioles des feuilles permettrait de stopper tout apport de glucides via la sève élaborée. Cette technique très simple apporterait de nombreuses informations sur les relations sources/puits.

Aussi, l’inhibition du transport des glucides au niveau des feuilles et/ou des inflorescences devrait être envisagée grâce à des techniques non destructrices. Pour cela, l’utilisation d’inhibiteurs de transport des glucides, comme la phlorizine (inhibiteur du transport des hexoses), devrait être analysée. L’application de telles substances sur les différents organes permettrait en effet de modifier les apports de glucides aux différents organes sans induire de stress physiques (contrairement à l’annulation) (Getz et al. 1987 ; Stubbs et al. 2004).

De nombreuses activités enzymatiques liées au métabolisme glucidique ont été dosées, ce qui a montré qu’elles sont la cause des différences de concentrations en glucides des inflorescences de GW et de PN (Lebon et al. 2005a). Cependant, d’autres enzymes interviennent en amont de ce métabolisme et y participent. Ainsi, il faudrait doser l’activité enzymatique RubisCo (ribulose biphosphate carboxylase/oxygénase). Cette enzyme est en effet indispensable à la photosynthèse car elle seule permet la fixation du CO2

atmosphérique ; sans son action, aucun glucide ne peut être formé. Ainsi, une faible activité ou une concentration insuffisante de cette enzyme dans les feuilles provoque une diminution significative de la photosynthèse (Hunter et al. 1994). De plus, l’activité enzymatique PEP

carboxylase (phosphoenolpyruvate carboxylase) devrait être dosée. Cette enzyme est une des enzymes fixant du carbone suite à la synthèse d’oxaloacétate et à la libération de Pi à partir du PEP (phosphoenolpyruvate) et HCO3

(Izui et a l. 2004). Elle permet ainsi le réapprovisionnement d’oxaloacétate nécessaire à la respiration. Une faible activité de cette enzyme réduirait voire arrêterait la respiration cellulaire, empêchant alors toute production d’énergie.

L’étude des activités enzymatiques n’est pas suffisante pour bien appréhender les régulations du métabolisme glucidique. Les analyses plus fines de régulation des gènes doivent donc être entreprises. L’étude de l’expression de certains gènes du métabolisme glucidique semble être primordiale pour comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la floraison chez la vigne.

L’expression des gènes codant pour les invertases doit être étudiée durant le développement de la fleur. En effet, l’activité de ces gènes est très fortement régulée par les hexoses (Roitsch et Gonzalez 2004) et ces enzymes interviennent dans de nombreux mécanismes dont la répartition des glucides dans les différents organes de la plante (Ehness et al. 1997), le développement des structures reproductrices (Goetz et al. 2001) et les réponses aux stress (Roitsch et Gonzalez 2004). Par ailleurs, l’α- et la β-amylases jouent un rôle capital dans le métabolisme glucidique car elles dégradent l’amidon et permettent ainsi l’utilisation des réserves par la plante (Smith et al. 2003). Aussi, l’activité de ces enzymes présente des différences significatives entre le GW et le PN. Ensuite, l’expression du gène codant pour la PEPcarboxylase et celles des gènes nucléaire et plastidial codant pour la RubisCo devrait être analysée car ces enzymes sont à la base du métabolisme glucidique. Il serait de plus intéressant de connaître les écarts d’expression de ce gène au niveau des fleurs et des feuilles.

Enfin, la translocation des glucides des organes source vers les organes puits nécessitent le transport de la forme de transport des glucides, le saccharose. Les transporteurs de saccharose jouent donc un rôle prépondérant dans la translocation et l’apport des glucides aux organes puits (Bush 1999 ; Lalonde et al. 1999). L’étude de l’expression et de la régulation des gènes des transporteurs de glucides, et notamment ceux de saccharose, permettrait de mieux comprendre les relations source/puits entre les différents tissus.

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