Isolement et caractérisation des gènes ACS et ACO impliqués dans la biosynthèse de l'éthylène chez Hevea brasiliensis

L'éthylène joue un rôle majeur dans la stimulation de la production du caoutchouc naturel chez Hevea brasiliensis. La biosynthèse de l'éthylène est catalysée par l'ACC synthase et l'ACC oxydase chez les plantes. Ces enzymes sont codées par des familles multigéniques chez beaucoup d'espèces végétales. Leurs expressions sont régulées par des signaux développementaux, en réponse à des facteurs environnementaux, des régulateurs de croissance, l'attaque d'agents pathogènes ou la blessure. L'application d'éthéphon, un générateur d'éthylène, sur le panneau de saignée de l'hévéa est pratiquée depuis longtemps pour prolonger l'écoulement et activer la régénération du latex entre deux saignées. Dans certains cas, cette activation, si trop intensive, peut conduire à l'arrêt de l'écoulement par coagulation intra-laticifère des particules de caoutchouc: c'est l'encoche sèche. Ainsi, le rôle de l'éthylène exogène et de la blessure sur la production d'éthylène endogène a été étudié afin de mieux comprendre la régulation de tels phénomènes. Trois gènes codant une ACC oxydase (HbACO1; HbACO2; HbACO3) et une codant une ACC synthase (HbACS1) ont été identifiés et caractérisés chez Hevea brasiliensis. Les séquences d'ADNc HbACOs ont respectivement une taille de 1115, 1183 et 1348 pb, avec une phase ouverte de lecture (ORF) codant pour des polypeptides de 312, 318 et 318 acides aminés. Les structures des deux séquences génomiques HbACO1 et HbACO2 caractérisées sont différentes. En effet, HbACO1 comportent 3 introns et 4 exons alors que HbACO2 possèdent 2 introns et 3 exons. La région génomique du troisième membre HbACO3 n'est pas entièrement isolée. En ce qui concerne HbACS1, le clone ADNc pleine longueur est de 1932 pb avec une ORF codant un polypeptide de 480 acides aminés; le gène correspondant est d'une taille de 2928 pb avec une structure à 3 introns et 4 exons. Tous les gènes HbACO sont exprimés à tous les stades de développement étudiés, du jeune plant à l'arbre exploité, et même dans les cals cultivés in vitro mais avec des profils très différents. Le gène HbACO1 est exprimé à un niveau de base plus élevé que les autres gènes. Son expression décroît après traitement à l'éthylène ou à la blessure à la fois dans les feuilles et les écorces. Les gènes HbACO2 et HbACO3 sont au contraire sur-exprimés transitoirement en réponse au même traitement. Pour HbACS1, l'expression est induite à la fois par l'éthylène et la blessure. Un pré-traitement au 1-méthylcyclopropène (1-MCP), un inhibiteur de l'action de l'éthylène, abolit la sur-expression des gènes HbACS1 et HbACO2 induite par l'éthylène. Cela tend à démontrer que ces gènes sont sous une régulation positive de l'éthylène. En conclusion, les résultats obtenus permettent de proposer que le gène HbACO1 est impliqué dans la production d'un niveau de base d'éthylène et régulé négativement par des signaux environnementaux, tandis que les gènes HbACS1, HbACO2 et HbACO3 ne sont exprimés qu'en réponse aux facteurs externes. Un modèle de travail présentant le rôle potentiel de ces gènes sur la régulation de la biosynthèse d'éthylène et la régénération du latex est présenté. (Résumé d'auteur)