Il était connu depuis longtemps que l’éthylène favorisait le mûrissement des fruits, la levée de dormance des bourgeons chez la Pomme de terre, la floraison de l’Ananas.
Depuis les années 1930, on savait que les fruit en mûrissant dégageait de l’éthylène. Mais, on ne voyait dans cet hydrocarbure très simple et volatile qu’un produit de dégradation du métabolisme sans intérêt physiologique.
Depuis, il a été démontré que l’éthylène est impliqué dans de la régulation de nombreuses réponses physiologiques, depuis le développement de la graine jusqu’à la sénescence de nombreux organes, et aussi dans de nombreuses réponses à des stress.
- BIOSYNTHESE DE L’ETHYLENELa voie de biosynthèse de l’éthylène est maintenant bien connu. Le précurseur de l’éthylène est la méthionine qui est convertit en s-adénosylméthionine (SAM), puis en acide 1-aminocyclopropane-1- carboxylique (ACC) en libérant une unité de méthylthioadénosine; cette étape étant catalysée par l’ACC synthase. L’ACC est ensuite converti en éthylène grâce à l’ACC oxydase.
L’ACC peut être également conjugué en Malonyl-ACC, une forme réversible de stockage.
Une autre particularité de la voie de biosynthèse de l’éthylène est la faible quantité de méthionine présente dans les plantes. Aussi, pour comprendre comment certains fruits, et notamment la pomme, sont capables de produire de très grandes quantités d’éthylène, il a été démontré que la méthylthioadénosine est recyclée en méthionine.
ACC synthase
L’ACC synthase joue un rôle très important dans la régulation de la production d’éthylène. Les quantités d’ACC synthase sont affectées par les changements de l’environnement (blessure), hormonal (AIA) ou les stades de développement (maturation des fruits climactériques). C’est une enzyme à pyridoxal phosphate qui est sensible aux inhibiteurs de cette catégorie d’enzyme tels que l’Aminovinylglycine (AVG) et l’acide Amino-oxy-acétique (AOA).
Les gènes codant pour cette enzyme ont été isolés et séquencés. Il y a une forte homologie (80 %) des régions conservées au sein des espèces fruitières. Cette enzyme possède plusieurs isoformes qui dérivent d’une famille multigénique dont les différents membres sont exprimés préférentiellement en réponse à différents stimuli.
La production d’éthylène est influencée par l’éthylène lui-même et les autres hormones. L’AIA favorise la production d’éthylène en induisant la synthèse de l’ACC synthase au niveau transcriptionnel. L’ABA au contraire inhibe l’induction de l’enzyme provoquée par l’AIA ou les autres traitements favorables. Par contre, les cytokinines stimulent la production d’éthylène en conjonction avec les autres traitements favorables. En fonction du tissu, l’éthylène peut soit stimuler la production d’éthylène (autocatalyse) soit inhiber la production d’éthylène (autoinhibition). Au cours de l’autocatalyse pendant la maturation des fruits, l’éthylène réduit d’abord la production d’éthylène en favorisant la conversion de l’ACC en éthylène, puis la stimule à cause d’une augmentation importante de la synthèse d’ACC.
ACC oxydase
L’ACC oxydase convertit l’ACC en éthylène en présence d’oxygène. Cette enzyme a été isolée et les gènes identifiés. Elle nécessite pour son fonctionnement du Fer et de l’Acide ascorbique; son activité est stimulée par le CO2. Elle joue un rôle dans le contrôle de la production d’éthylène. Au cours de la maturation des fruits par exemple, la quantité d’ACC oxydase augmente sous l’action de l ’éthylène de façon à ne pas limiter la production d’éthylène.
Métabolisation de l’éthylène.
Dans les plantes, l’éthylène peut être oxydé en CO2 ou être incorporé dans les tissus après conversion en éthylène glycol par exemple. Cependant, il est reconnu que la métabolisation de l’éthylène n’a pas de conséquence sur les effets de cette hormone.
Site de synthèse et transport
L’éthylène est synthétisé par la plupart des tissus sous l’action d’un stress. Etant un gaz, l’éthylène se déplace par diffusion depuis ses sites de synthèse. Par contre, l’ACC sont précurseur peut être transporté et pourrait ainsi participer à des effets à distance de l’éthylène.
Inhibiteurs de la biosynthèse ou de l’action de l’éthylène.
AOA (acide amino oxyacétique) AVG (amino-éthoxyvinyl-glycine), Cobalt, l’acide salicylique et l’acétylsalicylique sont des inhibiteurs de la synthèse de l’éthylène.
L’ion Argent (interfère avec la fixation de l’éthylène), le CO2 (inhibiteur compétitif) sont des inhibiteurs de l’action de l’éthylène. Leur mode d’action n’est encore connu clairement. Le CO2 est utiliser à forte dose dans l’atmosphère contrôlée des chambres de conservation des fruits, ce qui doit retarder les effets de l’éthylène sur la maturation des fruits. L’ion argent est utilisé commercialement pour prolonger la survie des oeillets coupés.
Mode d’action de l’éthylène.
L’éthylène induit la synthèse de nouveaux ARNm et de nouvelles protéines. Il est généralement reconnu que l’éthylène agit par l’intermédiaire d’un récepteur de nature protéique qui n’a pas encore été identifié.
La découverte de mutants plus ou moins insensible à l’éthylène, a permis de suggérer que la réponse de l’éthylène est transmise par une voie complexe de phosphorylation de protéines (Kinases) qui exigerait l’implication de l’ion calcium dans la transduction du signal.
- LES EFFETS PHYSIOLOGIQUES DE L’ETHYLENE.Les effets physiologiques de l’éthylène sont obtenus pour des concentration dans l’air de 0,01 à 10 µl.l-1, et concernent de nombreux phénomènes.
.1 - La maturation des fruits.
L’éthylène accélère la maturation d’une certaine catégorie de fruits sensibles à l’éthylène: les fruits climactériques.Il agit sur la couleur, la texture, le gout des fruits.
2.2 - L’abscission des feuilles, des fruits, des fleurs.
L’éthylène stimule surtout l’abscission des feuilles selon le mécanismes suivant: au fur et à mesure que la feuille vieillit, les cellules du pétiole situées au dessus de la zone d’abscission, du côté du limbe, produisent de plus en plus d’éthylène, qui diffuse dans la zone d’abscission. L’éthylène induit chez ces cellules un grandissement cellulaire isodiamètrique, et parallèlement la synthèse d’enzymes hydrolytiques, cellulases et pectinases en particulier. La destruction des parois par ces enzymes conduit à la désorganisation de la zone et la feuille retenue uniquement par les vaisseaux conducteurs se détachera facilement.
L’abscission est considérée comme une des résultantes d’un processus plus général: la sénescence des feuilles.
2.3 - Inhibition de la croissance des tiges et des racines.
L’éthylène inhibe l’élongation des racines au profit de la croissance radiale et de la prolifération des racines.
Le développement des jeunes pousses peuvent également être inhibé par l’éthylène.
On peut se demander dans ces cas si les effets de l’auxine sur le développement des racines (inhibition de l’élongation, rhizogenèse) ou des bourgeons latéraux ne pourrait pas être une conséquence de la stimulation par l’auxine de la production d’éthylène.
2.4 - Migration de l’auxine.
L’éthylène ralentit la migration de l’auxine vers le bas. Il entraîne par exemple la courbure des feuilles vers le bas (épinastie). Ce symptôme est considéré comme le résultat d’une redistribution de l’auxine au niveau du pétiole en réponse à un traitement par l’éthylène. En effet, l’augmentation de la quantité d’auxine dans la partie supérieure du pétiole provoque une augmentation de croissance entraînant une courbure vers la bas du pétiole. L’épinastie est un symptôme caractéristique des plantes stressées. Dans ces cas, il est du au transport de l’ACC depuis les racines jusqu’aux pétioles et à sa conversion en éthylène.
Selon cette théorie, l’éthylène serait également responsable de la croissance radiale du tronc des arbres jeunes soumis par le vent à des flexions fréquentes?
2.5 - Sénescence des feuilles, des fleurs.
L’éthylène est considéré comme étant l’hormone responsable de la sénescence.
- APPLICATIONS AGRONOMIQUES DE L’ETHYLENE.En raison de sa nature chimique, l’éthylène n’a pas beaucoup été utilisé en agronomie jusqu’à la découverte de substances chimiques capables de dégager de l’éthylène. Le plus employé est l’acide 2-chloroéthylphosphonique (Ethephon ou Ethrel) qui est stable à pH inférieur à 4, mais se décompose en éthylène quand le pH est supérieur à 4, ce qui est le cas dans les cellules des végétaux.
3.1 - Stimulation de l’abscission des fruits.
La récolte mécanique des cerises pose un certains nombres de problèmes en raison du fort accrochage des fruits à l’arbre. L’application d’Ethephon, 10 jours avant la date de récolte présumée, réduit la force d’accrochage des fruits et permet la mécanisation de la récolte sans blessure pour l’arbre.
Cette technique est également employée pour la noisette, les olives.
L’éthylène est également utilisé pour favoriser l’éclaircissage des jeunes fruits sur les pommiers ou les poiriers.
3.2 - Retarder la floraison des arbres fruitiers.
L’application d’Ethephon avant la période de floraison retarde le développement des bourgeons chez le pêcher et le cerisier. Il semble augmenter la longueur de la période de dormance des boutons, ce qui retarde la période de floraison et permet d’éviter les gelées printanières.
En cas de gel, il peut favoriser la résistance des boutons au froid en maintenant des teneurs importantes de substances cryoprotectrices telles que le sorbitol ou le saccharose dans le pistil des fleurs.
3.3 - Stimulation de la maturation des fruits.
Le processus de maturation des fruits peut être accélérer par l’Ethephon. Chez la pomme, l’application d’Ethephon est utilisée pour accélérer le ramollissement et l’apparition de la couleur. Dans le cas de la vigne, l’Ethephon favorise le développement de la couleur et diminue l’acidité totale des raisins"
( in http://www.ensat.fr )
Son antagoniste :
"L'auxine
L'auxine ou acide indol acétique (AIA) agit principalement sur l'élongation cellulaire, mais elle intervient également dans la multiplication cellulaire et la différenciation. Le nom d'auxine peut s'étendre à toutes substances ayant les mêmes propriétés.
Son rôle dans l'élongation cellulaire est dû à son action au niveau de la paroi cellulaire. C'est cette action qui explique le phototropisme des végétaux. On peut donc comprendre comment les végétaux suivent le soleil. La face éclairée de la plante subit une photooxydation (dégradation) de l'auxine plus forte que l'autre face, il s'en suit tout simplement une différence de croissance de ces deux faces. De plus la lumière provoque une migration de l'auxine vers la face non éclairée.
Il en est de même pour expliquer comment une plante se redresse (géotropisme), c'est l'auxine qui est en plus grande quantité sur la face inférieure.
Au niveau de la multiplication cellulaire elle stimule le fonctionnement du cambium libéro ligneux, par conséquent elle agit indirectement sur la différenciation des tissus conducteurs et participe également à la croissance secondaire de la plante.
Elle intervient après la pollinisation pour favoriser le développement rapide du péricarpe autour des graines lors de la fructication. Cette faculté est d'ailleurs utilisée en agronomie pour produire des fruits sans graine (tomate, kaki...).
Elle stimule l'initiation des bourgeons (leur formation) mais semble par contre responsable de leur inhibition si elle est présente en forte dose. Cette particularité peut expliquer le phénomène de dominance apicale. Un bourgeon apical en fonctionnement inhibe les autres bourgeons.
Il faut savoir que l'auxine est synthétisé dans les méristèmes apicaux, et l'apex des monocotylédones, à partir d'un précurseur, le tryptophane qui est un acide aminé. Elle n'intervient pas directement dans l'inhibition des bourgeons secondaires, mais agit en stimulant la formation d'un inhibiteur.
Elle intervient encore dans la rhizogenèse en provoquant la formation de racines lorsqu'elle est présente à forte dose. Ceci est appliqué pour provoquer l'enracinement rapide des boutures.
L'auxine est produite essentiellement par l'embryon, les bourgeons terminaux et les feuilles. Une fois produite, elle circule dans les cellules du phloème et uniquement dans un seul sens, de l'apex vers la base. C'est un transport actif à la base des cellules qui est responsable de ce transport polarisé. En raison d'une différence de pH entre la paroi (pH 5) et le cytoplasme cellulaire (pH 7), l'AIA traverse la paroi cellulosique à l'état d'anion grâce à un transporteur. Au niveau du transporteur, l'AIA capte un proton en raison du milieu plus acide. Maintenant de charge neutre, elle peut pénétrer sans aide dans la cellule voisine (la membrane plasmique est peu perméable aux ions). De nouveau dans un milieu à pH neutre, l'AIA perd un proton. Celui-ci sera expulsé vers la paroi par une pompe à protons, avec une consommation d'ATP.
Au cours de sa descente dans le phloème, l'auxine est peu à peu dégradée par oxydation enzymatique (peroxydases) ou par action de la lumière. Si elle est présente en grande quantité elle peut être mise en réserve par conjugaison (association) avec des molécules glucidiques et des acides aminés, ce qui la protége des réactions d'oxydation.
L'auxine interagit également avec les cytokinines. Un excès d'auxine provoquerait également la synthèse d'éthylène, hormone dont les effets sont contraires à ceux de l'auxine."
in Des bactéries à l'homme.
Quelqu'un aurait-il eu des resultats concluants après avoir utiliser cette méthode ou c'est vraiment une supercherie en matière de cannabiculture?
j'ai eu la chance de voir ça avec mon cours de chimie organique 
