Les plantes, tout comme les animaux, utilisent des substances chimiques spécifiques pour réguler leur croissance et leur développement. Ces substances, appelées phytohormones ou hormones végétales, jouent un rôle crucial dans divers aspects de la vie des plantes. Peut-être vous êtes-vous déjà demandé comment une graine devient un arbre imposant ou comment certaines fleurs s’ouvrent sous la lumière du jour ? La réponse réside en grande partie dans l’action de ces hormones.

Définition des phytohormones

Les phytohormones sont des substances organiques produites par les plantes qui influencent différents processus physiologiques, y compris la croissance des plantes et le développement des plantes. Contrairement aux hormones animales, elles ne sont pas produites par des glandes spécifiques, mais plutôt par diverses cellules dans différentes parties de la plante. Leur présence, même à de très faibles concentrations, peut induire d’importants changements dans la morphologie et la physiologie végétale.

Il est important de noter que plusieurs types de phytohormones existent et chacune a des fonctions uniques. Parmi les plus connues, on retrouve l’auxine, la gibbérelline, la cytokinine et l’éthylène.

Types de phytohormones et leurs fonctions spécifiques

Auxine

L’auxine est probablement la plus étudiée des hormones végétales. Elle joue un rôle déterminant dans la régulation de la croissance primaire des plantes, notamment en allongeant les cellules dans les jeunes pousses. Produite principalement dans les pointes des tiges et racines, elle est transportée vers d’autres parties de la plante où elle régule divers processus, tels que :

• La phototropisme : la croissance vers la lumière.
• Le gravitropisme : la croissance en réponse à la gravité.
• La formation des racines adventives.
• La dominance apicale : inhibition de la croissance des bourgeons latéraux.

L’auxine est également essentielle lors de l’organogénèse et la cicatrisation des blessures chez les plantes.

Gibbérelline

Les gibbérellines sont une autre catégorie majeure de phytohormones impliquées dans la stimulation de la croissance des plantes et la promotion de l’élongation cellulaire, en particulier dans les tiges. Elles ont aussi des effets sur :

• La germination des graines.
• La floraison.
• L’internody.
• L’élargissement des fruits.

Par exemple, le riz cultivé bénéficie grandement de cette hormone pour assurer un bon rendement.

Cytokinine

Les cytokinines sont principalement responsables de la division cellulaire (cytokinèse) et influencent fortement la régulation de la croissance et du développement. Leur production amplifie la prolifération des cellules, soutenant des processus tels que :

• La différenciation des tissus et organes.
• Le retardement de la sénescence des feuilles.
• La stimulation des bourgeons latéraux quand la dominance apicale est supprimée.

Les agriculteurs et chercheurs exploitent souvent les cytokinines pour améliorer le profil de récolte et prolonger la durée de conservation des produits agricoles.

Éthylène

L’éthylène est unique parmi les phytohormones puisqu’elle est une hormone gazeuse. Elle entre largement en jeu dans la maturation des fruits et la gestion du stress environnemental. Son influence se manifeste à travers :

• La stimulation de la maturation et de la chute des fruits.
• La riposte au stress causé par les pathogènes ou les contraintes abiotiques comme les blessures mécaniques.
• L’avancement de la sénescence des feuilles.

Ce gaz est émis par toutes les parties de la plante et agit généralement là où il est produit. Vous avez peut-être entendu parler de l’utilisation de l’éthylène pour faciliter la synchronisation de la maturation des fruits dans l’industrie agroalimentaire.

Interaction entre les phytohormones dans la régulation de la croissance

Les phytohormones n’agissent pas indépendamment. Elles interagissent afin de réguler harmonieusement la croissance des plantes et le développement des plantes. Ces interactions peuvent être synergétiques (coopératives) ou antagonistes (opposées), et les effets combinés dépendent souvent de la concentration relative de chaque hormone et de la phase de développement de la plante.

Par exemple, les auxines et les cytokinines collaborent étroitement dans le méristème apical de la tige, régulant la division cellulaire et la formation d’organes. Les auxines encouragent la formation d’organes, tandis que les cytokinines promeuvent la division cellulaire, avec un équilibre délicat entre les deux étant essentiel pour une croissance et une différenciation cellulaire appropriées.

L’éthylène joue un rôle en interagissant avec les auxines et les cytokinines, influençant divers processus tels que la maturation des fruits, l’abscission des feuilles et les réponses au stress environnemental. Il peut renforcer les actions des auxines, par exemple, en stimulant la croissance des racines et en affectant la plasticité des parois cellulaires.

L’acide abscissique (ABA) est essentiel pour la régulation des réponses au stress abiotique, comme la sécheresse, la salinité et le froid, et travaille avec d’autres phytohormones pour orchestrer les défenses des plantes. L’ABA, par interaction avec des facteurs de transcription spécifiques, peut activer des gènes qui augmentent la tolérance à la sécheresse, aidant ainsi les plantes à s’adapter à des conditions difficiles.

Les gibbérellines et les brassinostéroïdes participent également à ce réseau d’interactions, régulant respectivement la germination des graines, la croissance des tiges, la formation des fleurs, et la croissance des poils radiculaires. Ils interagissent avec les auxines, les cytokinines, l’éthylène et l’ABA pour ajuster la croissance et les réponses au stress.

Applications pratiques des connaissances sur les phytohormones

L’application pratique des connaissances sur les phytohormones a transformé l’agriculture moderne. Les cultivateurs manipulent souvent ces hormones pour améliorer les rendements, optimiser la qualité des cultures et gérer divers stress environnementaux.

Agronomie et horticulture

Les phytohormones jouent un rôle essentiel dans l’agronomie et l’horticulture, améliorant significativement la productivité des cultures et optimisant la croissance végétale. L’emploi de régulateurs de croissance synthétiques, tels que l’acide naphtalèneacétique (NAA), un analogue des auxines, et le paclobutrazol, un inhibiteur de la gibbérelline, permet un contrôle précis du développement des plantes.

Ces régulateurs favorisent la formation de racines, limitent la croissance des tiges ou accélèrent la maturation des fruits. Par ailleurs, les biostimulants naturels, incluant des extraits de plantes et d’algues riches en cytokinines, auxines et gibbérellines, stimulent la croissance et la résilience au stress. Ils améliorent la germination, le développement des pousses et la maturation des fruits, tout en augmentant la résistance des plantes aux conditions environnementales adverses.

Biotechnologie végétale

La biotechnologie végétale bénéficie grandement des avancées dans le domaine des phytohormones, ouvrant la voie à des stratégies innovantes pour accroître la productivité et la durabilité des cultures. Grâce au génie génétique et à l’ingénierie métabolique, il est possible de développer des plantes transgéniques dotées de caractéristiques améliorées, comme une résistance accrue aux stress abiotiques et biotiques.

Les phytohormones sont également indispensables dans les procédés d’organogenèse et d’embryogenèse somatique, clés pour la multiplication végétative in vitro et la création de plantes génétiquement modifiées. Les combinaisons spécifiques d’auxines et de cytokinines sont essentielles pour induire la formation de bourgeons et d’embryons somatiques dans les cultures de tissus.

De plus, l’étude des interactions entre phytohormones et microorganismes bénéfiques, comme les champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF), révèle un potentiel pour améliorer la croissance et la résistance des plantes aux stress. Ces microorganismes peuvent sécréter des phytohormones qui favorisent le développement végétal et renforcent la défense contre les pathogènes.

Les phytohormones sont essentielles pour réguler la croissance, le développement et la réponse au stress des plantes. Ces substances, qui comprennent les auxines, gibbérellines, cytokinines, éthylène, acide abscissique, entre autres, orchestrent de façon complexe les processus vitaux des plantes. Leur rôle est primordial dans la gestion du stress abiotique, la stimulation de la croissance et l’ajustement des mécanismes de défense.

Sources :

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1399-3054.1978.tb01531.x