La composition de la paroi cellulaire est importante pour le bon fonctionnement des cellules de garde des feuilles, cellules qui contrôlent l'ouverture et la fermeture des stomates, qui à son tour régule l'apport de dioxyde de carbone dans la feuille et l'eau qui en sort. Dans les cellules végétales, y compris les cellules de garde, la cytosquelette forme un réseau de fibres et de tubes microscopiques (appelés microtubules) qui transportent les sucres et les protéines autour de la cellule. Le cytosquelette aide également à coordonner les changements dans la structure et la composition de la paroi cellulaire. Comment cela pourrait-il arriver ? Les microtubules (constitués de longues chaînes d'une protéine appelée tubuline) changent presque constamment de longueur, les molécules individuelles de tubuline étant soit attachées (pour allonger le microtubule), soit retirées (ce qui raccourcit le microtubule). Les changements de longueur des microtubules peuvent modifier le flux de trafic moléculaire à l'intérieur de la cellule et ainsi provoquer des changements dans la composition de la paroi cellulaire et la flexibilité de la paroi cellulaire.
Dans un récent article paru dans Physiologie des arbres, Scott Harding et ses collègues ont cherché à déterminer comment l'excès de tubuline interfère avec la fonction des cellules de garde chez le peuplier. Ils ont utilisé du peuplier qui avait des quantités régulières ou excessives de tubuline et ont mesuré à la fois la composition des parois cellulaires et les changements dans l'expression génique des enzymes qui manipulent la structure de la paroi cellulaire au cours de la journée. Ils ont constaté que les peupliers avec un excès de tubuline avaient plus d'acide galacturonique, un composant de pectine (la même substance que vous ajoutez à la confiture pour la rendre gélifiée) qui influence la flexibilité de la paroi cellulaire. Mais l'effet de l'acide galacturonique sur la flexibilité de la paroi cellulaire dépend du fait que l'acide contienne ou non des groupes méthyle, et les chercheurs ont également découvert que ces peupliers avaient moins de pectine méthylestérase, l'enzyme qui élimine les groupes méthyle de l'acide galacturonique. La méthylation réduite de l'acide galacturonique diminue la flexibilité de la pectine et, par extension, la paroi cellulaire. Les auteurs suggèrent qu'il s'agit du mécanisme altérant le bon fonctionnement des cellules de garde chez le peuplier avec un excès de tubuline, car des parois cellulaires de garde plus rigides interfèrent avec le mouvement stomatique.
Quelles sont donc les implications de ces résultats ? Comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels la fonction des cellules de garde peut être altérée peut nous fournir une liste de cibles génétiques qui affecteront l'absorption de carbone par les plantes, la perte d'eau et, en fin de compte, la productivité des plantes. En comprenant ces mécanismes, nous pourrions alors sélectionner ou modifier génétiquement des arbres pour une croissance améliorée ou une tolérance à la sécheresse, ce qui serait particulièrement utile pour les industries des biocarburants et de la foresterie.
