L'éthylène
I- Historique :
- 1886 : NELJUBOW une jeune Botaniste russe observait l’effet du gaz d’éclairage sur la morphologie de plantules de pois : raccourcissement et épaississement des tiges, perte du géotropisme négatif : ensemble de réponses regroupées sous le terme de triple réponse. Parmi les différents effets de l’éthylène, ce sont cependant les observations relatives à la maturation des fruits qui ont été décisives dans la découverte de son rôle hormonal.
- 1924 : L’éthylène permet le jaunissement et la maturation des citrons.
- 1937 : On découvre que les émanations gazeuses de pommes mûres initient la maturation des fruits verts et que l’éthylène constituait le gaz actif (première démonstration de la production d’éthylène par un végétal). A partir de ce moment on attribue un rôle à l’éthylène dans la maturation des fruits et l’on montre que de nombreux fruits émettent de l’éthylène.
- 1955-1960 : le développement de la chromatographie en phase gazeuse fit franchir une nouvelle étape car cette méthode très sensible et particulièrement adaptée à la détection de ce gaz permet de montrer que l’éthylène était présent dans toute les parties de la plante.
Parallèlement on démontrait au-delà de la maturation les actions diverses de l’éthylène sur le développement des végétaux.
- 1969 : Ce composé était finalement rangé parmi les hormones végétales. Produit par les végétaux, active à faible dose et à distance du lieu de synthèse l’éthylène répond tout à fait à la définition d’une hormone.
Il représente cependant des caractéristiques particulières au niveau du transport : on observe en effet une diffusion gazeuse à l’intérieur de la plante mais aussi à l’extérieur d’où la possibilité d’action sur d’autres individus.
II- Définition :
C'est un gaz et aussi une phythormone en botanique. C'est la seule phythormone pour laquelle on connaît le récepteur.
L'éthène (éthylène) est le plus simple des alcènes.
L'éthylène a pour formule à l'état gazeux H2C=CH2.
La production permanente d'éthylène semble être nécessaire au développement normal des plantes supérieures.
Formule de l'éthylène :
III- Voies de biosynthèse et régulation de la synthèse :
Depuis longtemps il avait été démontré que la méthionine (ac. aminé) était un précurseur de l’éthylène. En effet, si on apporte de la méthionine marquée à des tranches de pommes ou de bananes on observe une incorporation de la radioactivité dans l’éthylène.
L’éthylène dériverait des carbones 3 et 4.
IV- Effets physiologiques :
L’éthylène peut être considéré comme une hormone mixte avec des effets positifs tels que l'initiation de la floraison, abscission, sénescence ainsi que de la germination et des effets négatifs sur le développement en inhibant la croissance des végétaux.
Il exerce une influence sur toutes les phases du développement de la germination à la sénescence souvent en interaction avec d’autres hormones.
Sans entrer dans le détail de ces modifications il faut signaler qu’elles sont précédées chez de nombreux fruits par un accroissement très net de l’intensité respiratoire que l’on appelle crise climactérique ( Déf : Un fruit est dit climatérique, ou "climactérique" d'après le terme anglais si sa maturation est dépendante de l'éthylène (hormone végétale) et associée avec une augmentation de la respiration cellulaire des tissus. Les fruits climactériques les plus connus sont : la banane, la pomme, la poire, la tomate, le melon, la pêche, l'avocat...Par opposition, un fruit non-climactérique est un fruit dont la maturation est indépendante de l'éthylène et non associée à une augmentation de la respiration des tissus. Les fruits non-climactériques les plus connus sont : les agrumes, le raisin, la fraise, la cerise...) la période antérieure ou phase pré climactérique étant une période d’activité métabolique ralentie.
La production d’éthylène est très sensible aux facteurs de l’environnement : lumière, température, différents types de « stress » (blessures, radiations, sécheresse, attaques par les microorganismes, etc…). Dans le cas de ces agressions cette synthèse accrue d’éthylène s’accompagne de la formation de composés phénoliques, les enzymes de synthèse PAL ou d’oxydation (peroxydase) de ces composés étant nettement activées. L’éthylène déclenche ainsi des réactions de la plante qui peuvent être assimilées à des sortes de réactions de défense(cicatrisation, protection…) d’où l’appellation d’Hormone de Stress.
La production d’éthylène est stimulée par les auxines(naturelles ou synthétiques). Les travaux d’ABELES et de BURG (1968-1972) ont montré que de nombreuses réponses obtenues chez les plantes lors de l’application d’auxine pouvaient être reproduites par l’exposition des plantes à l’éthylène. Ainsi de nombreuses réponses attribuées à l’auxine aux fortes concentrations se produiraient par l’intermédiaire de l’éthylène (inhibition de l’élongation). Cette interaction pourrait fournir un contrôle naturel lors de la production excessive d’auxine.
V- Voies de biosynthèse et régulation de la synthèse :
Changements biochimiques lors de la maturation:
- Hydrolyse des composés pectiques => pectine soluble,
- Hydrolyse de l’amidon => sucres,
- Disparition des acides organiques => oses,
- Disparition des substances astringentes (tannins).
Les changements biochimiques lors de la maturation qui s’opèrent selon différentes étapes intermédiaires ont été caractérisés selon la séquence ci-dessous :
Méthionine => S-adenosyl méthionine (SAM)=> Acide cyclopropane carboxylique (ACC)=> Ethylène
La méthionine joue un rôle particulier dans la biosynthèse des protéines, puisque toutes les chaînes protéiques démarrent par l'incorporation d'une méthionine en position N-terminale. D'autres résidus méthionine peuvent ensuite être incorporés de manière interne à la chaîne polypeptidique. La première méthionine des protéines n'est pas toujours retrouvée dans les protéines terminées. Elle est en effet fréquemment clivée par une enzyme spécifique appelée méthionine aminopeptidase.
La vitamine B12 ainsi que la vitamine B9 agissent en tant que co-enzyme dans la synthèse de méthionine. En effet, c'est sous la forme de l'enzyme méthyl B12 qu'un groupement méthyl est ajouté à l'homocystéine pour former la méthionine.
On a pu montrer que l’apport de l’éthylène déclenche la crise climactérique et les phénomènes de maturation qui s’en suivent.
Des mesures de la production d’éthylène dans le fruit révèlent que la quantité de gaz s’accroît avec la crise climactérique.
Selon les fruits on constate que la production d’éthylène est parallèle à la montée de la crise climactérique ou la précède en revenant à sa valeur initiale lors de la montée (Banane).
On considère donc que l’éthylène est l’hormone de maturation naturelle des fruits.
La maturation des fruits peut être considérée comme une étape précoce de la sénescence qui est définie par rapport à des critères de consommation. L’éthylène de façon plus générale, induit la sénescence chez d’autres organes comme les fleurs ou les feuilles.
VI- Production d'éthylène pour le cannabis :
Avant toute chose, je tiens à préciser que l’éthylène est un GAZ DANGEREUX plus léger que l'air; il est aussi très inflammable et explosif.
Il est enfin nocif à forte concentration dans l'air inspiré pour l'homme, donc il est à proscrire tout apport exogène d'éthylène sous forme pure, d'ailleurs je ne crois pas qu'il soit vendu dans le commerce... à confirmer.
Sera à effectuer de préférence durant la période de floraison.
Liste non-exhaustive :
- Apport exogène d'auxines,
- scarifications,
- cerclage,
- l'aspirine,
- Sécheresse hydrique,
- Apport exogène de vitamine B12 et B9,
- Période de noir dans un endroit confiné (attention aux moisissures),
- Périodes alternées de chaleur et de froid (attention possibilité d'induire des plantes monoéciques).
v/c Dad-
-
1