Le phototropisme et le gravitropisme sont deux types de tropismes, c’est-à-dire des mouvements de croissance irréversibles et orientés par une asymétrie de l’environnement. Bien qu’ils partagent l’auxine (AIA) comme médiateur principal, ils diffèrent par leurs capteurs et leurs réponses physiologiques.

1. Mécanismes de perception et capteurs

• Phototropisme : Il est déclenché par une différence d’intensité de lumière bleue unilatérale. Le signal est capté par des photorécepteurs appelés phototropines (phot1 et phot2), qui sont des flavoprotéines membranaires possédant des domaines LOV (Light, Oxygen, Voltage). Chez les plantules, la perception a lieu au niveau de l'apex.
• Gravitropisme : Il s’agit de l’orientation de la croissance selon le vecteur de la gravité. La plante utilise des senseurs de masse : les statolithes (grains d'amidon denses contenus dans des amyloplastes) situés dans des cellules spécialisées, les statocytes. Pour la racine, ce site de perception est localisé dans la coiffe (columelle).

2. Rôle de l'auxine et des transporteurs PIN

Dans les deux cas, le mouvement repose sur une redistribution latérale de l’auxine créant un gradient asymétrique entre les deux faces de l'organe. Ce transport est assuré par la famille des protéines d’efflux PIN.

• Dans le phototropisme : L'éclairement latéral induit une délocalisation des transporteurs PIN3, provoquant l'accumulation de l'auxine du côté opposé à la lumière (face ombragée).
• Dans le gravitropisme racinaire : Le basculement de la racine entraîne la sédimentation des statolithes, ce qui modifie le flux d'auxine via les transporteurs PIN3 (dans la coiffe) et PIN2 (dans l'épiderme). L'auxine s'accumule sur la face inférieure de l'organe.

3. Sensibilité différentielle et réponse physiologique

La différence majeure réside dans la réaction des tissus à la concentration d'auxine :

• Tige (Phototropisme) : L'auxine a un effet stimulateur sur l'élongation cellulaire via la croissance acide (acidification de la paroi activant les expansines). La face sombre s'allonge davantage, entraînant une courbure vers la lumière (tropisme positif).
• Racine (Gravitropisme) : La racine est beaucoup plus sensible à l'hormone ; une forte concentration y devient inhibitrice pour l'élongation. L'accumulation d'auxine sur la face inférieure freine sa croissance, tandis que la face supérieure continue de s'allonger, provoquant une courbure vers le bas (tropisme positif).

Synthèse comparative :

Caractéristique Phototropisme Gravitropisme (racine)

Stimulus Lumière bleue unilatérale Gravité

Senseurs Phototropines Statolithes

Zone de perception Apex de la tige/coléoptile Coiffe racinaire

Transporteurs PIN PIN3 PIN3 et PIN2

Effet de l'auxine Stimule l'élongation Inhibe l'élongation

Orientation finale Vers le stimulus (positif) Vers le bas (positif)