Sous le sol, la croissance des cellules racinaires est un processus remarquablement dynamique qui implique des cycles continus de division, d'élongation et de différenciation cellulaire, selon une nouvelle étude. Cette croissance dynamique est alimentée par des mécanismes moléculaires complexes qui contrôlent le timing de chaque étape du processus, permettant aux plantes d’adapter leur système racinaire à différentes conditions environnementales.

Les racines sont essentielles aux plantes pour s’ancrer dans le sol, absorber l’eau et les nutriments et transporter ces ressources vers le reste de la plante. La croissance des racines se produit au niveau de leur extrémité, où de nouvelles cellules sont constamment produites et ajoutées au système racinaire.

Dans l'étude, publiée dans la revue Current Biology, des chercheurs de l'Université de Cambridge et du laboratoire Sainsbury au Royaume-Uni ont utilisé des techniques d'imagerie en direct pour capturer les détails complexes de la croissance des cellules racinaires en temps réel. Ils se sont concentrés sur la plante modèle Arabidopsis thaliana, une petite plante à fleurs largement utilisée dans la recherche en biologie végétale.

Les chercheurs ont découvert que la croissance des cellules racinaires est hautement coordonnée et suit un schéma bien défini. Chaque événement de division cellulaire est suivi d'une période d'élongation rapide, pendant laquelle la longueur de la cellule augmente de plusieurs fois sa taille d'origine. Cet allongement est provoqué par l’expansion de la paroi cellulaire, composée de cellulose et d’autres polysaccharides.

Après avoir atteint leur longueur finale, les cellules subissent une différenciation et se spécialisent en différents types de cellules, telles que les cellules épidermiques, les cellules du cortex et les cellules vasculaires. Le processus de différenciation implique des changements dans l’expression des gènes et le dépôt de couches secondaires de la paroi cellulaire.

À l’aide d’une modélisation mathématique, les chercheurs ont révélé les mécanismes moléculaires sous-jacents qui contrôlent le timing de chaque étape du cycle de croissance des cellules racinaires. Ils ont découvert que la progression de la division cellulaire à l’élongation est contrôlée par une boucle de rétroaction négative impliquant l’auxine, une hormone végétale.

Au cours de la division cellulaire, l’auxine, une hormone favorisant la croissance, s’accumule dans la cellule. À mesure que la cellule s'allonge, la concentration d'auxine diminue, atteignant finalement un seuil qui déclenche la sortie de l'élongation et l'entrée de la différenciation.

Cette recherche permet de mieux comprendre les processus fondamentaux qui déterminent la croissance et la différenciation des cellules racinaires. En déchiffrant les mécanismes moléculaires à l’origine de ces processus, les scientifiques peuvent mieux comprendre comment les plantes réagissent aux signaux environnementaux et adaptent leur système racinaire aux différentes conditions du sol. Ces connaissances pourraient avoir des implications pratiques pour l’agriculture, car elles pourraient conduire au développement de nouvelles stratégies visant à améliorer la croissance et la résilience des plantes dans des environnements difficiles.