Régulation Épigénétique de la Biosynthèse des Protéines Appliquée à la Culture de Tomates:
Compte-rendu d'Expériences en Serre

Jean-Marcel Huber, Jean-François Treyvaud, Bérengère Dubouloz, Castor et Rachel Egloff, André Lappert, et Joël Sternheimer

Résumé: Deux expériences menées de concert en Suisse durant l'été particulièrement chaud de 1994, ont confirmé avec une signification supérieure à 7 écarts-types, sur l'exemple de la protéine TAS14 anti-sécheresse de la tomate, la spécificité moléculaire des effets de régulation épigénétique produits par les transpositions musicales de biosynthèses protéiques. Elles ont également précisé l'influence de la température en tant que cofacteur épigénétique, sur l'amplitude de ces effets.

Les résultats remarquables relatés dans (1) concernant une expérience de régulation épigénétique de biosynthèse des protéines appliquée à la culture de tomates réalisée de mai à août 1993 à Lacave (Ariège), dans un jardin créé pour cela -- venant après d'autres résultats rapportés dans (2) -- nous ont incité à répéter cette expérience en variant certains paramètres, afin de tester de différentes façons la validité du modèle proposé. Selon celui-ci en effet (2), c'est la stabilization vis-à-vis de l'agitation thermique, lors du bref séjour sur le ribosome de chaque acide aminé porté par son ARN de transfert, qui conditionne le phénomène de résonance d'échelle, dont la considération fournit une explication prédictive aux observations faites; ce qui implique au moins qualitativement, une influence générale négative d'un accroissement de température sur l'amplitude des effets produits. Les différentes expériences publiées concernant l'effet des sons sur les plantes (3) signalent de leur côté une forte dépendance des effets observés vis-à-vis de la température, une température basse les favorisant en effet, tandis qu'au-delà de 30 degrés ils disparaissent pratiquement. On pouvait ainsi penser que les températures particulièrement basses de la saison 1993 à Lacave (de 15 degrés au printemps à 18 degrés en été en moyenne, inférieures de quelque 5 degrés aux normales saisonnières) ont pu avoir un effet favorable sur l'ampleur des différences constatées entre jardin musical et jardin témoin dans cette expérience. À l'inverse, les températures exceptionnellement élevées de l'été 1994 donnaient la possibilité d'étudier, par comparaison, cette influence de la température sur les effets observés.

Pour cela, les expériences suivantes ont été réalisées. D'une part, dans deux serres-tunnel (une musicale, l'autre témoin) situées sur le mont Pélerin près de Vevey (Suisse), l'expérience réalisée en Ariège a été reproduite sur diverses variétés de tomates avec une cassette diffusant extensines, cytochrome C, thaumatine et LAT52 notamment, actionnée quotidiennement à heure fixe par un "disc-jockey automatique" conçu et réalisé pour la circonstance; d'autre part, dans deux serres classiques situées à Sailon dans le Valais, les deux premières molécules, complétées par la TAS14 anti-sécheresse (et certains jours particulièrement chauds par la hsp27), ont été de même diffusées quotidiennement (à l'aide d'un radio-cassette ordinaire du commerce). La température dans ces serres était de 35 à 39 degrés. Les tomates du mont Pélerin recevaient une ration normale d'eau, tandis que celles du Valais ont reçu du 26 juillet au 11 août une ration un peu inférieure.

Mi-août, un relevé sur le mont Pélerin faisait apparaître une différence signicative (+25%, soit deux écarts-types -- p<0,05) du nombre de tomates en faveur de la serre musicale, quoique très inférieure à celle (d'un facteur 2 à 3, soit huit écarts-types) constatée l'année précédente en Ariège. Dans le Valais cependant, un relevé similaire faisait apparaître une différence déjà plus élevée (+32%, et jusqu'à +250% sur les grappes les plus récentes, c'est-à-dire à partir du troisième næud de l'arborescence) du nombre de tomates dans la serre musicale, et surtout, de façon frappante, une bien meilleure résistance à la sécheresse: dans la serre-témoin les plantes en avaient visiblement souffert, presque toutes les feuilles de chacun des plants étaient jaunes, alors que dans la serre musicale, toutes les feuilles étaient vertes (cf. Figure 1). La netteté et la constance de ce résultat sur chacun des 25 plants témoins et des 25 plants musicaux étaient saisissantes et lui conféraient une signification élevée, supérieure à 7 écarts-types.

Il semblait ainsi qu'à la température de 35 degrés les effets des transpositions sonores des séquences protéiques utilisées se soient relativement atténués, sauf pour la TAS14, responsable presque à elle seule des différences observées dans le Valais. Confirmant cette interprétation, la cessation de la diffusion de la seule TAS14 à partir du 11 août a à son tour rapidement entraîné une nette diminution de ces différences, qui ont pratiquement disparu au bout d'une dizaine de jours (ainsi sur les photos publiées dans (4), prises le 18 août, la différence, quoique toujours visible, est déjà bien plus faible, les feuilles des tomates ayant reçu la musique étant nettement moins vertes que le 11).

La TAS14 étant, contrairement aux autres molécules dont la musique était diffusée, une protéine dont la température caractéristique de synthèse est particulièrement élevée, la spécificité moléculaire des effets obtenus se trouve donc à nouveau confirmée d'une façon d'autant plus remarquable que les essais utilisant des sons de différentes natures à une telle température s'étaient jusqu'ici soldés par des résultats négatifs. En même temps est ici retrouvée la tendance générale vis-à-vis de la température décrite lors de ces expériences, certes qualitativement en accord avec le modèle proposé, mais dont l'importance quantitative souligne la présence de "pics" de résonance d'échelle dans les zones épigénétiquement optimales pour chacun des cofacteurs impliqués dans la synthèse d'une protéine donnée, température comprise. Outre leur signification théorique, ces résultats s'avèrent ainsi économiquement fort intéressants, notamment pour les cultures en zone non tempérée, ou plus généralement sujettes à d'importantes fluctuations climatiques.

Références

(1) M. Ulmer et al., "Régulation épigénétique de la biosynthèse des protéines appliquée à la culture de fruits et légumes: compte-rendu d'une expérience en jardin potager", 1993.

(2) J. Sternheimer, "Procédé de régulation épigénétique de la biosynthèse des protéines par résonance d'échelle", brevet N° FR 92 06765, 1992;
exposé, Académie des Sciences de Tokyo-Kanagawa, le 24 mai 1993;
P. Ferrandiz, "Industrie des Céréales" N° 85, p. 40, 1993.

(3) G.T. Hageseth and R.D. Joyner, J. Theor. Biol. 53, p. 51 (1975); P. Weinberger and M. Measures, Canadian J. Botany 46, p. 1151 (1968).

(4) V. Landon, "Science et Vie Junior", octobre 1994, p. 102.