Comment les plantes coordonnent-elles la croissance des racines?
Le projet ROOTFLOW (Dynamic cell coordination in the plant root) s'est intéressé à la division stable des régions de croissance des racines de plantes en zones, à savoir le méristème où les cellules se divisent et la zone d'élongation où les cellules s'allongent rapidement. Cette division en zones reste stable même lorsque les cellules évoluent pour passer du méristème à la zone d'élongation. L'objectif du projet ROOTFLOW était de découvrir les mécanismes responsables de l'organisation de cette évolution ordonnée. L'imagerie haute résolution de l'espèce de plante modèle Arabidopsis haliana a montré que la position dans laquelle les cellules commencent à s'allonger rapidement oscillait vers et depuis la pointe de la racine. L'intervalle concerné était d'environ 90 minutes et la distance d'approximativement 50 μm. Cette oscillation laisse penser à l'existence d'une boucle de rétroaction négative, qui est utilisée pour contrôler la transition des cellules depuis le méristème vers la zone d'élongation rapide. Comme la racine modifie la position de la frontière entre le méristème et la zone d'élongation en réponse à des stimuli biotiques et abiotiques, cette observation sera utile pour les scientifiques qui cherchent à optimiser le comportement des racines. Une technique expérimentale pour étudier l'élongation rapide des plantes a consisté à couper la zone de croissance d'une tige de semis en sections de 3 mm et à les placer dans une solution de traitement. Les tiges étaient ensuite soumises à une imagerie sous lumière infrarouge à des moments prédéterminés et les modifications en termes de croissance ont été identifiées à partir des images. Les chercheurs ont également étudié des méthodes d'imagerie de la structure de paroi cellulaire des cellules de racines qui s'allongent rapidement. Ils ont pu observer des composants macromoléculaires tels que de la cellulose, de la pectine et de l'hémicellulose. Comme ces structures sont complexes et difficiles à étudier de manière quantitative, l'équipe a développé un outil analytique pour quantifier les différents attributs des textures des images. L'outil a permis d'analyser des structures de tous types et échelles, allant de tissus à la matrice extracellulaire de cellules animales. Le travail mené dans le cadre du projet ROOTFLOW permettra aux agronomes de mieux comprendre les réponses des racines au stress et d'améliorer les variétés mises en culture pour qu'elles tolèrent mieux les stress environnementaux.
Mots‑clés
Racines des plantes, stress environnemental, méristème, zone d'élongation, Arabidopsis thaliana
