Peut-être aimez-vous résoudre des puzzles. Avez-vous entendu parler des puzzles vivants ? Imaginez un tel puzzle dans lequel les pièces individuelles ne sont pas statiques mais changent continuellement. Il vous faudra donc l'assembler, en même temps que les pièces grandissent et changent de forme. Cela peut sembler bizarre. Mais, en fait, parmi les curiosités végétales, il y a des cellules qui ont justement cette curieuse morphologie ressemblant à un puzzle en forme de puzzle (à gauche). Ces cellules sont appelées cellules de la chaussée et coexistent avec les stomates dans l'épiderme des feuilles de nombreuses espèces.
Ils commencent leur développement en tant que formes géométriques simples, telles que des rectangles ou des hexagones et au fil du temps, ils acquièrent leur forme caractéristique en forme de puzzle, alternant avec des lobes (protubérances) et des indentations. Ensuite, la feuille est exactement comme un puzzle dont les pièces grossissent et se déforment avec le temps : un puzzle vivant !
Comment prennent-ils leur forme ? C'est une question très intrigante qui continue de déconcerter les scientifiques des plantes. D'une part, il y a la question de la structuration à l'intérieur d'une cellule, c'est-à-dire comment une cellule crée les asymétries qui deviendront plus tard un lobe et une indentation. De plus, la décision de faire des lobes et des indentations doit être coordonnée avec leurs voisins ; sinon, tout le puzzle s'effondrera ! Cela se produit en fait chez certains mutants végétaux dont les cellules ne parviennent pas à développer des lobes et des indentations corrects, et par conséquent, leurs feuilles ont des trous entre les deux.
Plus tard, une fois ces régions précisées, les lobes et les indentations se développent. Ensuite, l'autre côté de la question sur la façon dont ils obtiennent leurs formes est de savoir comment ces régions se développent différemment pour créer des lobes alternés avec des indentations. Elsner et al., 2012, ont étudié l'acquisition de la forme de ces cellules en utilisant la méthode des répliques. Cette technique consiste à créer des empreintes de l'épiderme pendant des jours différents, de sorte que les mêmes cellules sont suivies dans le temps. C'est comme si, pour savoir comment les pièces de notre hypothétique puzzle changeaient de forme, nous avions décidé de prendre des photos à des moments différents. Fait intéressant, ils ont découvert que la géométrie particulière de ces cellules pouvait se produire parce que différents segments des futures cellules de chaussée croissent différemment et parce qu'ils apparaissent à des moments différents. Ensuite, ce serait comme si les côtés de chacune des pièces de notre puzzle grandissaient différemment et apparaissaient également à des moments différents. Comment cela est réglementé reste un mystère.
Un autre fait qui ajoute de l'intérêt à notre puzzle vivant est que ces cellules prennent leur forme en forme de puzzle de manière très stéréotypée dans la feuille. Chez Arabidopsis thaliana et Nicotiana bentamiana, les cellules acquièrent leur forme d'abord à l'extrémité de la feuille et au fil du temps, les cellules à la base présentent également une forme en forme de puzzle. Ainsi, les pièces de notre puzzle prennent leur forme d'abord à un extrême et, au fil du temps, vers l'autre extrême. Cette situation ressemble à un tableau célèbre du peintre néerlandais MC Escher, intitulé Metamorphosis (ci-dessus), où les pièces sont plus complexes vers un extrême. Les questions énigmatiques autour du développement spatial des cellules de la chaussée sont : comment ce modèle de morphogenèse cellulaire de la pointe à la base est-il contrôlé ? Est-ce similaire chez d'autres espèces ? Est-ce important pour la forme générale des feuilles ?
Une autre question déroutante est de savoir à quoi servent-ils. Peut-être que le motif interdigité aide les feuilles à être plus résistantes à la casse. Peut-être qu'ils augmentent la zone de contact avec les voisins et que les cellules peuvent communiquer plus rapidement. Ces possibilités ne sont bien sûr que des spéculations.
Une observation très intéressante est que ces cellules ont des formes de puzzle assez différentes selon les espèces végétales. En fait, les cellules de la chaussée de plusieurs usines vont de pièces simples à des pièces très complexes, variant dans leur degré (ou amplitude) de leurs lobes, l'espacement (périodicité) entre eux, l'allongement, etc. (à droite). Tout comme il existe des puzzles avec différents degrés de difficulté !
Bien qu'un puzzle changeant semble très amusant, pour le moment ce n'est qu'une idée. Ce que nous avons, ce sont les cellules du trottoir, nos énigmes vivantes, dont la forme embrasse des questions très intéressantes pour continuer à nous intriguer pendant un moment !
