Le Piège À Mouches Vénus digère ses proies à l’aide d’enzymes produites par des glandes spéciales. Pour la première fois, une équipe de recherche a mesuré et analysé méticuleusement l’activité des glandes.

le moucherolle de Vénus (Dionaea muscipula) est une plante carnivore., Capturant ses proies, principalement des insectes, avec une structure de piégeage formée par ses feuilles, les glandes des plantes sécrètent une enzyme pour décomposer les proies et absorber les nutriments libérés.

bien que postulés depuis les études pionnières de Darwin, ces événements sécrétoires n’ont pas été mesurés et analysés jusqu’à présent: une équipe internationale de chercheurs dirigée par Rainer Hedrich, biophysicien de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Bavière, en Allemagne, présente les résultats dans la revue PNAS.,

Lorsqu’une proie tente de s’échapper du piège fermé, elle touche inévitablement les poils sensoriels à l’intérieur. Tout contact mécanique avec les poils déclenche un signal électrique qui se propage à travers le piège par vagues. À partir du troisième signal, la plante produit l’hormone jasmonate; après le cinquième signal, les glandes digestives qui tapissent l’intérieur des pièges comme du gazon sont activées.

les glandes sécrètent des vésicules acides pour décomposer les proies

que se passe-t-il ensuite dans les cellules de la glande? Ils produisent de plus en plus de bulles membraneuses remplies de liquide (vésicules sécrétoires) et dégagent leur contenu., Cela se produit après la stimulation mécanique des poils sensoriels mais aussi lorsque les glandes entrent en contact avec l’hormone jasmonate. L’ensemble du processus dépend de calcium et est contrôlé par un certain nombre de protéines spécifiques.

de plus, les gènes sont activés dans les glandes: « nous supposons qu’ils fournissent aux vésicules une charge de protons et de chlorure, c’est-à-dire d’acide chlorhydrique », explique Hedrich et il ajoute: « Nous avons utilisé des électrodes sensibles aux ions pour mesurer que le toucher répété des poils sensoriels déclenche l’afflux d’ions calcium dans la glande., L’augmentation du taux de calcium dans le cytoplasme provoque la fusion des vésicules avec la membrane plasmique, de la même manière que la sécrétion de neurotransmetteurs des neurones. L’afflux de calcium est suivi de l’efflux de protons et de chlorure après un délai. »

analyse concluante avec des électrodes en fibre de carbone

que contiennent d’autre les vésicules de glande? Cela a été analysé à l’aide d’électrodes en fibre de carbone en coopération avec Erwin Neher (Göttingen), lauréat du prix Nobel, qui a beaucoup d’expérience avec cette technique., Avec Neher, le chercheur de JMU Sönke Scherzer a ajusté la méthode de mesure aux conditions régnant à l’intérieur du piège à mouches Venus.

L’équipe a placé une électrode en fibre de carbone sur la surface de la glande et a attendu avec enthousiasme ce qui allait se passer. « Au début, nous avons été déçus parce que nous n’avons pas détecté immédiatement les signaux connus des cellules sécrétoires chez les humains et les animaux », se souvient Scherzer.

les vésicules devraient-elles contenir de l’acide chlorhydrique dans les premières heures après la capture de la proie, mais pas encore d’enzymes digestives?, Et pas encore de molécules qui assurent le fonctionnement des enzymes en milieu acide? L’usine doit-elle produire tout cela en premier?

c’est exactement comme ça que ça marche: la biologiste moléculaire Ines Fuchs a découvert que la plante ne commence à produire les enzymes qui décomposent la proie qu’après plusieurs heures. Les premiers signaux caractéristiques se sont produits après six heures et le processus battait son plein 24 heures plus tard. Pendant cette phase, le piège est complètement acide et riche en enzymes digestives.,

L’effet stabilisant du glutathion maintient les enzymes en forme

Le professeur Heinz Rennenberg (Fribourg) a également trouvé du glutathion (GSH) dans l’enzyme sécrétée. Cette molécule maintient les enzymes fonctionnelles dans l’environnement acide du piège à mouches Vénus.

les mêmes processus décrits ci-dessus se déroulent dans le même ordre chronologique à la fois lorsque les poils sensoriels sont stimulés et lorsqu’ils exposent le piège à l’hormone jasmonate uniquement., « Un contact déclenche très rapidement la voie de signalisation du jasmonate, mais il faut du temps avant que les vésicules ne soient produites et chargées avec le fret approprié, ce qui est facilité par l’hormone », explique Hedrich.

le Calcium est un ingrédient obligatoire

la façon dont le piège à mouches Vénus inonde son « estomac vert » avec le bon mélange et décompose la proie en ses nutriments peut être visualisée à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique. Eberhard Munz du centre MRT du Département de physique de la JMU était responsable de cette tâche.,

Ses expériences ont également montré que lorsque l’afflux de calcium dans les glandes bloqués, le piège reste sèche. « L’activation calcique des cellules de la glande est donc cruciale », explique Hedrich. « Nous allons donc maintenant examiner de plus près la biologie des canaux calciques du piège à mouches de Vénus. Nous voulons également étudier le mécanisme qui compte les signaux transmis par les poils sensoriels dans la glande et les traduit en biologie dépendante du jasmonate. »