La mort fait partie de la vie, mais dans le cas de l'orchidée épiphyte Cymbidium tracyanum la mort fait aussi partie de la croissance. Une étude récente de Li et ses collègues a révélé que La mort cellulaire programmée (PCD) joue un rôle clé dans le développement des racines de l'orchidée, en particulier la racine velamen radicum. Le velamen radicum est un tissu spongieux qui recouvre la surface externe de l'épiderme des racines des plantes épiphytes. Oh, et ce tissu spongieux est composé de plusieurs couches de cellules mortes.

Mais attendez, avant même de penser à exfolier ces cellules mortes de velamen radicum, rappelez-vous que ce tissu spongieux aide la plante à absorber l'eau et peut favoriser l'absorption des nutriments. Selon Li et ses collègues, le développement du velamen radicum "est une caractéristique importante pour l'absorption et la rétention d'eau dans certaines familles de plantes, en particulier chez les orchidées épiphytes, pour la survie dans des environnements limités en eau".

Cymbidium tracyanum est une orchidée épiphyte, qui pousse sur des troncs d'arbres dans les forêts subtropicales du sud-ouest de la Chine à des altitudes allant de 1200 à 2000 m d'altitude. Image: Averater / Wikipédia

Pour mieux comprendre le processus PCD, Li et ses collègues ont caractérisé les principaux changements anatomiques et moléculaires qui se produisent au cours du développement et de la mort des cellules de velamen radicum dans Cymbidium tracyanum racines. En utilisant une combinaison de microscopie électronique à transmission, de microtomographie à rayons X et de méthodes de transcriptome, ils ont découvert trois étapes étroitement liées impliquées dans le développement du velamen radicum de la racine. Ces trois étapes correspondent globalement au processus de développement qui a déjà été observé dans les vaisseaux et les fibres du xylème.

Étape 1 : Lorsque la PCD est initiée, la taille des cellules et des vacuoles du velamen radicum de la racine augmente toutes les deux, et plusieurs gènes impliqués dans les voies des brassinostéroïdes et de l'éthylène sont régulés à la hausse. Ces deux hormones végétales (brassinostéroïde et éthylène) sont également impliquées dans l'initiation de la mort cellulaire dans les tissus du xylème.

Étape 2 : La paroi cellulaire secondaire est formée par une série de changements anatomiques importants, notamment la dégradation de l'ADN, l'amincissement du cytoplasme, la diminution des organites, la rupture des vacuoles et enfin l'épaississement de la paroi cellulaire. Les auteurs ont également trouvé "des changements dans l'expression des gènes liés à la biosynthèse de la cellulose et de la lignine, qui jouent un rôle déterminant dans la formation des parois cellulaires secondaires".

Étape 3 : Au stade final de la PCD, la cellule meurt et se détruit sous l'action de ses propres enzymes (également appelée autolyse). Li et ses collègues écrivent que "la dégradation cytoplasmique par autophagie est susceptible d'être fondamentale pour la PCD des plantes" et "le processus final d'autolyse s'est produit progressivement mais de manière exponentielle de l'extérieur vers l'intérieur du velamen radicum".

Légende : Contrôles moléculaires et modifications anatomiques impliqués dans le développement du velamen radicum racinaire. Source: Li et coll. (2020).

Maintenant que le processus de PCD dans le velamen radicum racinaire est mieux compris, les auteurs suggèrent que "d'autres recherches, basées sur l'étude de la façon dont le processus de développement de la PCD change avec les conditions environnementales, sont encore nécessaires pour comprendre les mécanismes sous-jacents aux adaptations écologiques des orchidées épiphytes. .”