Dans un post précédent, j'ai souligné comment les microfibrilles de cellulose sont un composant majeur dans la résistance et l'organisation de la paroi cellulaire végétale en discutant d'un article récent de Jordi Chan & Enrico Coen dans Current Biology. Alors que l'orientation des microfibrilles de cellulose est un facteur majeur dans le contrôle de la croissance des cellules végétales, ce n'est probablement pas toute l'histoire de la façon dont les parois cellulaires végétales s'organisent pour contrôler la croissance des cellules végétales et du corps végétal. Pour quiconque s'intéresse à la phytologie ou aux applications commerciales des plantes, il est important de mieux comprendre toute l'histoire. Les pectines sont un composant majeur supplémentaire des parois cellulaires végétales et sont constituées de séries complexes de différents glucides. Dans leur récent article en Science, Haas et ses collègues examinent l'organisation d'un type de pectine, l'homogalacturonan, dans les parois cellulaires d'Arabidopsis et proposent un nouveau mécanisme expliquant comment les pectines peuvent contribuer à la géométrie de cellules de chaussée, l'une des formes cellulaires les plus complexes produites par les plantes.

Utilisation de la puissante technique de microscopie dSTORM 3D et la microscopie électronique, Haas et ses collègues examinent la structure de l'homogalacturonan (HG) dans les parois des cellules épidermiques de la « chaussée » des feuilles d'Arabidopsis, qui produisent une série élaborée de lobes imbriqués. Dans les parois cellulaires anticlinales des cellules de la chaussée (c'est-à-dire les parois cellulaires perpendiculaires à la surface des feuilles), ils utilisent ces techniques de microscopie pour montrer que HG est disposé en une série de minuscules filaments perpendiculaires à la surface des feuilles. Cela rappelle étonnamment l'organisation bien décrite des microfibrilles de cellulose dans les parois cellulaires végétales. Un grand nombre de travaux antérieurs sur les pectines ont montré que la modification moléculaire des pectines par un processus connu sous le nom de méthylation peut modifier leurs propriétés mécaniques. Les auteurs ont donc cherché à savoir si la variation de la méthylation, qui n'est pas uniformément répartie sur la paroi cellulaire, peut modifier les propriétés des filaments HG nouvellement identifiés. Fait intéressant, ils ont découvert que lorsque la méthylation était réduite, les filaments étaient 1.4 fois plus larges que lorsque la méthylation était promue.

Ainsi, la pectine HG peut former des filaments dans les parois des cellules de pavage d'Arabidopsis et la largeur de ces filaments peut varier en fonction de la modification moléculaire des filaments. À partir de là, les auteurs proposent un modèle dans lequel l'expansion spatialement contrôlée de ces filaments est un contributeur important à la génération du motif de lobes des cellules de la chaussée d'Arabidopsis - le modèle de «faisceau en expansion». Pour tester ce modèle, ils produisent un in silico simulation (par ordinateur) de la croissance de la paroi cellulaire des cellules de la chaussée d' Arabidopsis , dans laquelle elles font varier l'épaisseur des filaments idéalisés de manière spatialement variée. Ce in silico modèle est capable de produire le motif de lobes et la variation d'épaisseur de la paroi cellulaire observés dans les vraies cellules de chaussée d'Arabidopsis. Enfin, de retour chez les plantes, les auteurs montrent que la réduction de la méthylation dans les cellules de la chaussée d'Arabidopsis (et donc vraisemblablement provoquant des filaments de pectine plus larges) en l'absence de pression de turgescence peut encore provoquer une certaine expansion tissulaire, compatible avec un mécanisme indépendant de la turgescence tel que la largeur du filament croissance qu'ils proposent.

Le modèle de « faisceau en expansion » proposé par Haas et ses collègues est un nouveau modèle majeur pour le rôle de l'architecture de la paroi cellulaire dans la croissance des cellules végétales. Des travaux futurs permettront sans aucun doute de tester la robustesse de ce modèle et la mesure dans laquelle ce mécanisme peut contribuer à soutenir la croissance d'autres cellules végétales. Le développement de tels modèles sert également d'exploration utile de la complexité plus large des parois cellulaires végétales au-delà de l'organisation des microfibrilles de cellulose, un sujet relativement mal compris par rapport aux études sur la cellulose et sa fonction. Ce n'est peut-être que la première étape vers une compréhension plus holistique de la paroi cellulaire végétale et de ses fonctions, mais c'est un point de départ passionnant.