Lorsque nous pensons au développement en biologie, nous pensons probablement d'abord aux processus de division cellulaire, de formation de tissus et d'organes. Dans de nombreux cas cependant, pour qu'un organe se développe, des cellules et des tissus entiers doivent mourir. Ce processus est connu sous le nom de mort cellulaire programmée (PCD).

Coupe transversale d'une jeune racine de canne à sucre.
Coupe transversale d'une jeune racine de canne à sucre. Le tiers supérieur de la figure montre la région où l'aérenchyme est entièrement formé. Notez la présence de travées formées par un composite. Elles sont constituées de parois cellulaires qui s'effondrent après la mort cellulaire et relient le cylindre vasculaire à l'épiderme (ce dernier n'est pas représenté sur la photo). Le tiers inférieur montre le cylindre vasculaire central avec le parenchyme, le phloème, le xylème et l'endoderme. Dans la racine fonctionnelle, les espaces gazeux de l'aérenchyme sont gonflés d'air, ce qui confère une résistance mécanique et favorise la distribution de l'oxygène dans toute la racine. Image de Leite et al. 2017

De nombreux tissus végétaux entreprennent la PCD, un phénomène qui peut être associé à des modifications des parois cellulaires (Tavares et al. 2015/XNUMX/XNUMX). Dans les graines, les endospermes et les cotylédons peuvent entreprendre une PCD après la germination. En même temps que les cellules meurent, leurs réserves (amidon, lipides et polysaccharides de la paroi cellulaire) sont transférées à la plantule en croissance, lui permettant de traverser rapidement la phase d'établissement et de devenir compétitive avec les autres (Buckridge 2010). Les tissus des fruits peuvent se développer de la même manière. En entrant dans le PCD, la lamelle médiane (la couche de polysaccharides entre les cellules végétales) est dissoute, fournissant un moyen de dispersion des graines. La chair du fruit devient comestible et nous l'utilisons comme produits alimentaires importants. Ainsi, les processus liés à la mort peuvent être adaptatifs parce qu'ils « créent » une fonction.

Un autre processus capable de créer une fonction chez les plantes est la formation de l'aérenchyme. Les aérenchymes sont un ensemble d'espaces gazeux interconnectés censés faciliter le transport de l'oxygène au sein de la plante (voir la vidéo ci-dessous). Nous rapportons maintenant dans Annals of Botany (Leite et al. 2017/XNUMX/XNUMX) une analyse complète des événements liés à la paroi cellulaire lors de la formation de l'aérenchyme chez les plantes. Nous avons dévoilé une partie de la complexité du Code Glycomique des parois cellulaires (Buckridge 2017), et a montré que lorsque la PCD est terminée, les parois cellulaires acquièrent probablement une autre fonction. Alors qu'une des hémicelluloses est récupérée de la paroi, d'autres restent et semblent se modifier pour se lier plus fortement à la cellulose. Le résultat est la formation d'un composite qui recouvre la partie interne des canaux de gaz. Ce dernier serait responsable de la conduction de l'air et de l'apport d'oxygène aux cellules vivantes de la racine, qui absorbent les nutriments et les transportent vers la partie supérieure de la plante.

L'évolution de l'aérenchyme illustre peut-être ce qui peut être le résultat d'un mécanisme appelé "transfert de fonction" par Leylard Stebbins en 1974 [plus tard renommé en 'exaptation' par Gould et VBRA (1982)] en utilisant les propriétés uniques de certains des codes glycomiques très complexes présents dans les parois cellulaires végétales pour intensifier leurs fonctions.

 Marcos Buckeridge est professeur agrégé à le Département de Botanique de l'Université de São Paulo et directeur de l'Institut national des sciences et technologies du bioéthanol (INCT do BioéthanolDe 2009 à 2012, il a également été directeur scientifique du Laboratoire brésilien des sciences et technologies du bioéthanol (CTBE), à Campinas. Les travaux de Buckeridge ont donné lieu à quatre ouvrages collectifs et à plus de 150 publications en physiologie végétale, biochimie et biologie moléculaire des espèces cultivées, croissance et développement des arbres forestiers et urbains, en lien avec les changements climatiques mondiaux et la production de bioénergie. En 2010, Buckeridge a été nommé auteur principal du cinquième rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) (AR5), publié en 2014. En 2017, il a été nommé auteur principal du GIEC pour le Dossier spécial Réchauffement climatique de 1.5°C, à paraître en 2018. Buckeridge est membre de l'Institut d'études avancées de l'Université de São Paulo et travaille dans le groupe de recherche sur les études environnementales. Il est l'actuel président de l'Académie des sciences de l'État de São Paulo.