Thidiazuron delays postharvest kiwifruit softening with temporal shifts in ethylene, starch and cell-wall programmes

Le mûrissement des fruits est un compte à rebours biologique qui commence dès l'instant où le fruit est cueilli. Pour le kiwi, ce compte à rebours est notoirement rapide. Une fois récolté, le fruit subit une transformation rapide où sa chair dure devient tendre, son amidon se transforme en sucre et son acidité tartre s'estompe. Ce processus est piloté par une hormone végétale naturelle appelée éthylène, qui agit comme un signal chimique ordonnant au fruit de mûrir. Bien que cet amollissement rende le fruit sucré et prêt à être consommé, il le rend également fragile et éphémère, créant un défi majeur pour les agriculteurs et les producteurs qui doivent transporter et stocker le fruit sans qu'il ne se transforme en bouillie. Les scientifiques savent depuis longtemps que s'ils parviennent à ralentir ce signalement chimique ou les changements structurels dans les parois cellulaires du fruit, ils peuvent prolonger la durée de conservation du fruit, mais le moment précis où différents traitements affectent ces changements internes est resté un mystère.

Des chercheurs de l'Université normale de Nanchang et de l'Académie des sciences du Jiangxi se sont donné pour mission de résoudre cette énigme en testant un régulateur végétal synthétique appelé thidiazuron, ou TDZ, sur des kiwis frais. Ils ont traité le fruit avec une concentration spécifique de ce produit chimique, puis ont observé comment il changeait au fil du temps par rapport aux fruits non traités. L'objectif n'était pas seulement de voir si le fruit restait ferme, mais de comprendre le moment exact où le traitement chimique commençait à altérer les instructions internes du fruit. En mesurant la fermeté, l'acidité et la composition chimique du fruit parallèlement à une lecture détaillée de son activité génétique, l'équipe a découvert que le traitement ne se contentait pas d'arrêter le processus de mûrissement ; il repoussait l'ensemble du calendrier des événements de mûrissement plus loin dans le futur, prolongeant ainsi le temps dont dispose le fruit avant de ramollir.

L'expérience a commencé par un test physique simple. Les chercheurs ont trempé des kiwis récoltés dans une solution contenant 600 milligrammes de TDZ par litre d'eau, tandis qu'un groupe témoin a été trempé dans de l'eau pure. Ils ont stocké les deux groupes à une température ambiante constante et les ont contrôlés à intervalles réguliers sur vingt jours. Les résultats étaient frappants. Après vingt jours, les fruits non traités étaient devenus si mous qu'ils n'étaient presque plus fermes, mesurant seulement 3,78 newtons de force, point où le fruit est considéré comme trop mûr et prêt à être consommé immédiatement. En revanche, le fruit traité est resté ferme à 27,72 newtons, un niveau de dureté qui permettrait de le stocker et de l'expédier beaucoup plus longtemps. Au-delà de la sensation de fermeté au toucher, le fruit traité conservait également sa saveur tartre, sa teneur en amidon et les composants structurels de ses parois cellulaires, qui sont les blocs de construction microscopiques donnant sa forme au fruit.

Pour comprendre pourquoi cela se produisait, les scientifiques ont regardé à l'intérieur du fruit au niveau de ses gènes. Ils ont collecté des échantillons du fruit à différents moments et ont séquencé l'ARN, qui est la molécule qui porte les instructions de l'ADN vers le reste de la cellule. Cela leur a permis de voir quels gènes étaient activés ou désactivés à chaque étape du processus de mûrissement. Ils ont découvert que le fruit traité et le fruit non traité commençaient à diverger dans leurs instructions génétiques dès quatre à huit jours après la récolte, mais que les différences devenaient très nettes entre douze et vingt jours. Le fruit non traité suivait un chemin prévisible où les gènes responsables de la décomposition de l'amidon et de l'assouplissement des parois cellulaires étaient activés de manière agressive. Le fruit traité, cependant, maintenait ces gènes désactivés pendant beaucoup plus longtemps.

L'étude a identifié douze gènes spécifiques qui jouaient un rôle central dans ce retard. Ces gènes se répartissaient en trois catégories principales : ceux qui contrôlent la production d'éthylène, ceux qui gèrent la décomposition de l'amidon et du sucre, et ceux qui remodèlent la paroi cellulaire. Dans le fruit non traité, les gènes qui produisent de l'éthylène et décomposent l'amidon étaient très actifs durant la fenêtre critique de douze à vingt jours. Dans le fruit traité, ces mêmes gènes étaient nettement moins actifs. Par exemple, les gènes responsables de la fabrication de l'enzyme qui décompose la pectine — une substance qui agit comme une colle maintenant les parois cellulaires ensemble — étaient maintenus à un niveau bas. Cela signifiait que les parois cellulaires restaient intactes et que le fruit restait ferme. Curieusement, les chercheurs ont également constaté que certains gènes liés à la structure interne du fruit voyaient leur activité augmenter plus tard dans la période de stockage, suggérant que le traitement n'avait pas figé le fruit dans le temps, mais avait plutôt décalé l'ensemble du calendrier des événements.

Les chercheurs ont confirmé que leurs conclusions n'étaient pas uniques à ce produit chimique spécifique en comparant leurs résultats avec des données d'autres études impliquant l'éthylène et une substance bloquant l'éthylène. Ils ont constaté que les mêmes douze gènes réagissaient de manière similaire lorsque le fruit était exposé à ces différents traitements, renforçant l'idée que ces gènes sont les interrupteurs clés du processus de mûrissement. L'étude suggère que le thidiazuron fonctionne en retardant l'activation de ces interrupteurs, créant un « déplacement temporel » où le programme de mûrissement du fruit est repoussé. Ce retard permet au fruit de conserver sa fermeté, son acidité et son amidon pendant une période plus longue, prolongeant ainsi efficacement sa vie commerciale.

Cette recherche fournit une carte claire de la manière dont un traitement chimique peut altérer l'horloge biologique d'un fruit. En identifiant précisément les gènes et les moments spécifiques où ils changent, les scientifiques sont allés au-delà de la simple observation de la fermeté du fruit. Ils ont démontré que le traitement crée un retard coordonné à travers tout le système du fruit, de la production d'hormones de mûrissement à la décomposition de sa structure interne. Cette compréhension offre une nouvelle façon d'envisager la gestion post-récolte, suggérant que la clé de la préservation de la qualité des fruits réside dans la gestion du calendrier de ces instructions génétiques plutôt que dans la simple tentative de les arrêter totalement. Les résultats ouvrent la voie à un avenir où les fruits pourront être stockés pendant des périodes plus longues sans perdre la texture et la saveur que les consommateurs attendent, simplement en décalant le calendrier de leur cycle naturel de mûrissement.