L'une des questions centrales en biologie est de savoir comment une cellule spécifie sa taille. Parce que la distribution de la taille montre souvent un motif asymétrique caractéristique dans un tissu, il peut y avoir une option stochastique pour déterminer la taille des cellules. Cependant, le mécanisme sous-jacent par lequel la distribution cible est établie en organisant un tirage au sort cellulaire reste insaisissable.

Professeur agrégé Kensuke Kawade à l'Okazaki Institute for Integrative Bioscience et à l'Institut national de biologie fondamentale, en collaboration avec le professeur Hirokazu Tsukaya à la Graduate School of Science, l'Université de Tokyo, découvert que l'endoréduplication, qui favorise l'élargissement cellulaire dans le tissu épidermique d'Arabidopsis thaliana, se produit au hasard comme un processus de Poisson tout au long de la maturation cellulaire.

Cette découverte a permis à l'équipe de reproduire efficacement la dynamique d'endoréduplication mesurée expérimentalement avec un modèle mathématique simple. Ils ont ensuite cherché à savoir si ce modèle était suffisant pour expliquer la variation de la taille des cellules dans le tissu épidermique. Ils ont généré une distribution artificielle de la taille des cellules à l'aide du modèle mathématique en considérant les effets de l'endoréduplication sur la spécification de la taille des cellules. Cette analyse a révélé que la taille des cellules était déterminée par une stimulation exponentielle dépendante de l'endoréduplication, et l'hétérogénéité de taille a été induite par la dynamique d'endoréduplication poissonienne.

Ces résultats relient la propriété probabiliste de la dynamique d'endoréduplication à la distribution de la taille des cellules, fournissant un contexte théorique pour expliquer comment l'hétérogénéité de taille est établie au sein d'une feuille. Ce travail contribuera également à une compréhension quantitative de la façon dont la dynamique stochastique génère une hétérogénéité biologique à l'état d'équilibre. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans PLOS UN le 19 septembre, 2017.