La torsion chez les plantes, depuis les lianes qui s'enroulent aux racines qui évitent des pierres, résout des problèmes physiques. Des mutations sur les microtubules pouvaient déjà être liées à ces torsions, mais l'origine de la torsion normale restait incertaine. Une équipe dirigée par Ram Dixit (Washington University in St. Louis), avec l'ancienne doctorante Natasha Nolan et l'ingénieur Guy Genin, a étudié ce phénomène. Leurs travaux, publiés dans Nature Communications, proviennent du Center for Engineering Mechanobiology (CEMB) financé par la NSF; Charles Anderson est co-auteur senior et Nolan travaille désormais chez Pivot Bio.
Les chercheurs ont demandé si la torsion exigeait une perte complète de fonction génique ou seulement un changement localisé d'expression. Ils ont exprimé la version de type sauvage d'un gène clé dans des couches cellulaires précises d'une plante modèle dont les racines s'inclinent à droite ou à gauche. L'expression dans les couches internes n'a pas supprimé la torsion, tandis que l'expression limitée à l'épiderme a rétabli une croissance droite. Cela montre que « la couche externe commande » le comportement de torsion de l'organe entier.
Des expériences de mécanobiologie menées par le laboratoire d'Anderson ont mesuré des changements d'orientation des microfibrilles de cellulose dans les racines mutantes. À partir de ces données, Genin a élaboré un modèle informatique montrant que les couches concentriques se comportent comme des anneaux dans un tronc, l'anneau externe ayant plus d'effet de levier. Le modèle indique que l'inclinaison dans l'épiderme peut produire environ un tiers de la torsion observée si toutes les couches sont inclinées, et que redresser l'épiderme redresse toute la racine. Selon Dixit, « l'épiderme n'est pas une simple peau passive, mais un coordinateur mécanique de la croissance de l'ensemble de l'organe. »
Les auteurs soulignent des implications pratiques: avec le changement climatique qui accroît la sécheresse et pousse l'agriculture sur des sols rocheux ou compactés, des cultures dont les racines franchissent mieux les obstacles pourraient être précieuses. L'étude a été soutenue par le CEMB (NSF) et le National Institute of General Medical Sciences (NIH). Source : Washington University in St. Louis.
Mots difficiles
- torsion — mouvement de rotation ou d'enroulement d'un organe
- microtubule — structure filamenteuse dans les cellulesmicrotubules
- épiderme — couche externe de cellules d'un organel'épiderme
- microfibrille — fibre très fine de cellulose dans la paroimicrofibrilles
- mécanobiologie — étude des effets mécaniques sur les tissus
- expression — production d'ARN et protéines à partir d'un gèned'expression, L'expression
- levier — force appliquée qui crée un mouvement rotatif
Astuce : survolez, mettez le focus ou touchez les mots en surbrillance dans l’article pour voir des définitions rapides pendant que vous lisez ou écoutez.
Questions de discussion
- Comment, selon vous, la capacité des racines à franchir des obstacles pourrait aider l'agriculture face au changement climatique ? Donnez des exemples concrets.
- Que signifie pour vous l'idée que « l'épiderme commande » la croissance de toute la racine ? Quels impacts cela peut-il avoir sur la recherche en plantes ?
- Quels avantages et quelles limites voyez-vous à utiliser des modèles informatiques (comme celui de Genin) pour comprendre la croissance des plantes ?
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