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En agriculture, les semences incluent les graines et par extension d’autres organes de reproduction (bulbes, tubercules…), choisis pour être semés. Il existe deux grandes catégories de graines. D’une part, les graines dites orthodoxes qui supportent la dessiccation et conservent leur pouvoir germinatif pour de longues périodes (dormance) et peuvent par conséquent être entreposées sèches jusqu’à leur utilisation. Il existe d’autre part des graines dites récalcitrantes qui ne supportent pas une conservation au sec (e.g. graine du cacaoyer). Cette séance traitera uniquement des graines orthodoxes en rapport avec leur longévité à l’état sec.
La graine constitue le principal vecteur de multiplication chez les végétaux et, à ce titre, joue un rôle crucial, au niveau global, dans l’alimentation humaine et animale, notamment grâce à un stockage très élaboré de nombreuses macromolécules (protéines, amidon, lipides, …) et métabolites (e.g. vitamines, acides aminés essentiels que l’homme ne sait synthétiser). Elle correspond à un stade de développement critique qui présente de nombreuses spécificités, notamment en comparaison du développement de l’embryon humain. La longévité des graines est une problématique centrale aussi bien pour la conservation de la biodiversité que pour le succès des cultures végétales. La graine orthodoxe possède une grande diversité de systèmes (protection, détoxication, réparation) lui permettant de se conserver à l'état sec et de maintenir sa capacité germinative. La graine est ainsi un modèle de choix pour étudier la longévité et le vieillissement. En particulier, des longévités remarquables ont été signalées, par exemple pour le lotus sacré (Nelumbo nucifera) (près de 1 300 ans) et pour le palmier dattier (Phoenix dactylifera) (> 2 000 ans).
La réduction de la longévité des graines orthodoxes est souvent associée à l'oxydation de macromolécules cellulaires (acides nucléiques, protéines, lipides) (exposé de Christophe Bailly). Les graines orthodoxes possèdent deux stratégies principales pour lutter contre ces conditions stressantes : la protection et la réparation. Le mécanisme de protection inclut la formation d’un cytoplasme vitreux pour réduire les activités métaboliques cellulaires et la production d'antioxydants qui empêchent l'accumulation de macromolécules oxydées pendant le stockage des graines (exposé d’Olivier Leprince). Le système de réparation élimine les dommages accumulés durant le stockage. En particulier les graines de lotus sacré referment la plus grande quantité connue chez les êtres vivants d’une enzyme impliquée dans la réparation du protéome, nommée Protéine L-Isoaspartyl Méthyltansférase. Chez l’homme cette enzyme est connue pour avoir des propriété antiapoptotiques et serait impliquée dans plusieurs maladies neurodégénératives. Il y a donc une étonnante conservation des mécanismes impliqués dans la lutte contre le vieillissement cellulaire chez tous les organismes. Pendant le stockage à sec, la viabilité des graines diminue progressivement en raison de processus de vieillissement et / ou de détérioration. Les premiers symptômes sont un retard de germination des graines et un mauvais établissement des plantules, ce qui entraîne une réduction du rendement des cultures (exposé de Loïc Rajjou). Les mécanismes moléculaires impliqués dans la longévité des graines commencent à être bien connus (exposé de Julia Buitink). Le but de cette séance est de faire le point sur nos connaissances des mécanismes physiologiques, biochimiques et moléculaires régissant la longévité et le vieillissement des graines