Des gènes au bois dormant : encore une histoire de sérendipité

Sérendipité : « faculté de discerner l’intérêt, la portée d’observations faites par hasard et sortant du cadre initial d’une recherche », précise l’Académie française dans la version 2020 de son dictionnaire. En voici un autre bel exemple.

Ron Davis travaillait sur l’activation des gènes de plantes par une hormone végétale au beau nom de gibbérelline. Cette hormone lève la dormance des bourgeons au printemps. Ron Davis voulait être le premier à découvrir les gènes du réveil printanier des plantes activés par la gibbérelline.

Bien sûr, Charles Perrault, un siècle avant les frères Grimm, avait déjà abordé le sujet du réveil hormonal dans “La Belle au bois dormant”, mais, sans l’outil formidable de la biologie moléculaire, il avait dû se limiter à rédiger un conte en prose peu explicatif¹. Tout y était cependant : la belle endormie, le choc hormonal du baiser, l’éveil à la vie. Trois siècles plus tard, Pedro Almodovar en a donné une version moderne, plus médicale, dans son film ”Parle avec elle”² : la belle dans le coma, le choc hormonal de la grossesse, l’éveil à la vie. Seule variante dans ce remake : le prince charmant n’épouse pas la belle mais est traîné en prison.

Clairement, le thème du réveil hormonal était porteur. Les temps étaient venus d’en découvrir les ressorts moléculaires, au moins, pudiquement, dans une plante. Ron tenait la bonne idée et on pouvait lui faire confiance pour bien faire le travail et le bien publier. Sauf que, malgré un scénario bien écrit, rien n’alla comme prévu.

Je rappelle le scénario : prendre une plante ”pré-pubère”, qui n’a pas encore connu les doux émois de l’invasion hormonale, lui provoquer le choc hormonal puis, après avoir laissé un peu de temps au temps, fouiller au plus profond de ses cellules pour identifier les gènes activés ou éteints par le traitement hormonal. Concrètement, la Belle au bois dormant sera une plante mutée, incapable de fabriquer la gibbérelline et donc vierge de stimulation hormonale, le choc hormonal sera provoqué en l’aspergeant d’une solution aqueuse de gibbérelline, et le temps laissé au temps sera… un certain temps, disons 17 heures, par commodité, pour pouvoir dîner et dormir tranquillement à la maison. Pour l’identification et l’isolement des gènes activés, faire confiance à Ron. A cette époque (1990), c’était beaucoup de travail, avec des techniques de pointe que peu de laboratoires maîtrisaient.

L’article commence par un cocorico, ou plutôt son équivalent californien: une poignée de gènes est fortement activée chez les plantes pulvérisées avec l’hormone diluée dans de l’eau. Bien sûr, tout cela est fait par comparaison avec des plantes aspergées de la même façon avec de l’eau pure. Beauté de l’expérience-contrôle idéale, TOUT est pareil SAUF le paramètre variable, l’hormone : pas d’hormone, pas d’activation de ces gènes.

Des chercheurs pressés de publier auraient pu s’arrêter là, identifier les gènes activés par le traitement hormonal et conclure avec lyrisme sur leur rôle probable dans le réveil printanier. Mais Ron est perfectionniste. Les gènes hormono-dépendants étant identifiés et isolés, il lui était désormais facile de suivre leur activation au cours du temps après pulvérisation de l’hormone.

Première surprise : le maximum d’activation de ces gènes intervient très vite, trente minutes après le traitement hormonal, suivi par un retour rapide au niveau de base, deux heures après. Or, je le rappelle, l’analyse des gènes activés dans l’expérience initiale avait été réalisée 17 heures après le traitement. Deuxième surprise, les gènes sont pareillement hyper-activés chez les plantes
pulvérisées avec de l’eau pure !

Je sens comme un léger flottement chez mon lecteur, pourtant attentif. Pourtant, bonne expérience-contrôle ne saurait mentir ! J’imagine aussi le flottement de la jeune post-doctorante, Janet Braam, découvrant ces résultats incompréhensibles. Elle avait isolé ces gènes, soi-disant activés par l’hormone, par comparaison avec des plantes-contrôles traitées avec de l’eau, et, qui plus est, elle avait attendu 17 heures après le traitement (il faut dire que ces 17 heures lui avaient permis de passer une bonne nuit à la maison). Or, elle constate que l’hormone ne sert à rien puisqu’il suffit de pulvériser de l’eau sur la plante, et que l’effet de la pulvérisation n’est plus détectable au bout de deux heures… En pensant à la maladie Bakanae des plantules folles, qui affecte souvent
le riz en Asie, Janet s’est peut-être demandée si un excès de gibbérelline n’avait pas fait souffler un vent de folie dans le laboratoire. L’article me laissera flotter moi-même dans l’incertitude jusqu’à la fin de l’histoire.

Que faire à ce stade sinon d’autres expériences-contrôle ? Arroser les plantes ? Les pulvériser… sans l’eau ? Effectivement, c’est ce que les auteurs de l’article ont eu la curiosité de faire :
l’arrosage n’a eu aucun effet ; par contre, envoyer des giclées de rien, c’est à dire d’air, sur les plantes s’est avéré aussi efficace que de les asperger d’eau ! L’eau n’est donc pas essentielle. Tant qu’ils y étaient, ils ont aussi touché les plantes avec le doigt pour faire bouger les feuilles comme lors des pulvérisations. Ou frotté doucement les feuilles, deux fois, cinq fois, dix fois. Chaque fois, les plantes répondaient en fonction de l’intensité de la stimulation, aux frottements, aux attouchements, aux légères blessures des feuilles avec des ciseaux, au vent. Certains ayant préconisé de faire entendre du Mozart à leurs pots de fleurs pour stimuler une croissance sereine, les auteurs ont même essayé la musique (60 décibels pendant 1 minute), mais cette fois sans effet. Ces gènes répondant au TouCHer ont été appelés TCH1, 2, 3, etc³.

Mais alors, comment les auteurs ont-ils réussi à découvrir ces gènes répondant au toucher puisque l’expérience initiale n’aurait jamais dû marcher ? Pure sérendipité ! Dans un paragraphe enfoui dans la section ”Matériel et Méthodes”, qui est écrite en petits caractères et rarement lue, les auteurs suggèrent que l’activation des gènes du toucher, qui est rapide (30 min) mais transitoire (120 min), ne provenait évidemment pas des pulvérisations réalisées 17 heures auparavant, mais très probablement du transport un peu brutal des plantes en caddie, de la serre vers le laboratoire. Par pur hasard, les plantes contrôles, celles pulvérisées avec de l’eau, avaient été cueillies en premier, et broyées pour faire les analyses moléculaires avant d’avoir eu le temps de réagir et d’activer les gènes du toucher. Le deuxième lot de plantes, celui traité avec l’hormone, était en pleine activation des gènes du toucher lorsqu’il a été analysé.

Comme je parlais de cet article à un biologiste des plantes, il me fit remarquer que tout cela était bien connu des jardiniers. Les plantes heurtées fréquemment bloquent leur croissance longitudinale (en hauteur) et s’épaississent. Le phénomène est si bien connu qu’il porte un nom poétique, la thygmomorphogenèse⁴. Souvent, quand on ne comprend pas bien quelque chose, on commence par lui donner un nom savant.

La biologie moléculaire des plantes ne manque jamais de nous éclairer sur nous-mêmes : toucher tendrement un bébé, caresser le visage d’un malade, effleurer la main de sa compagne de voyage, autant de gestes simples et anodins qui, dans le secret de nos cellules, vont réveiller des centaines de gènes au bois dormant et déclencher des tsunamis émotionnels dont on ne saurait se passer.

La sérendipité : un épilogue

Il est probable que bien des découvertes vraiment originales sont le fruit du hasard. Ainsi avance la science. Pourrais-je suggérer que notre Agence de financement de la Recherche prévoie dans ses formulaires une case « sérendipité », pour permettre aux chercheurs financés sur un projet « raisonnable, faisable mais néanmoins ambitieux », suivant les critères en vigueur, de pouvoir réorienter facilement leur travail (je veux dire sans tracasserie bureaucratique inutile) suite à une observation inattendue ?

André Sentenac
Académie des sciences

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1. Charles Perrault, “La Belle au bois dormant“, dans Les Contes de ma mère l’Oye, première édition en 1697. Noter que dans ce conte, c’est la belle qui dort. [↩]
2. Pedro Almodovar, Hable con ella (Parle avec elle), 2002. Ce film a reçu de nombreux prix, dont le prix du meilleur scénario (Academy award for best original screenplay) : clairement, le jury avait complètement oublié la publication, pourtant bien antérieure et bien connue, de Charles Perrault. [↩]
3. Janet Braam et Ronald W. Davis, “Rain-, wind- and touch-induced expression of calmodulin-related genes in Arabidopsis“, Cell, n° 80, p. 357-364, 1990. Un bel exemple de sérendipité. [↩]
4. Mordecai J. Jaffé, “Thygmomorphogenesis : the response of plant growth and development to mechanical stimulation“, Planta, n° 114, p. 143-157, 1973. Le meilleur de ce travail, c’est l’invention du terme qui décrit le phénomène. [↩]