La cellulose est le biopolymère le plus abondant sur la planète et touche intimement toutes nos vies - les vêtements que nous portons, la nourriture que nous mangeons, les bâtiments dans lesquels nous vivons. Ce n'est pas seulement une chose utile pour nous. Les cellules végétales utilisent des arrangements spécifiques de microfibrilles de cellulose (essentiellement de minuscules câbles de cellulose) pour garder leurs cellules intactes pendant leur croissance et pour produire la grande variété de formes cellulaires qui construisent les plantes. La bonne disposition des microfibrilles de cellulose est donc assez importante. On pense depuis longtemps que les cellules végétales organisent les microfibrilles de cellulose dans leurs parois cellulaires grâce au guidage directionnel des complexes de cellulose synthase (complexes protéiques qui fabriquent les microfibrilles de cellulose) le long des microtubules proches de la surface cellulaire. Il s'avère cependant que ce n'est pas toute l'histoire. Une proportion substantielle de complexes de cellulose synthase se déplacent à travers la surface cellulaire bien loin de tout microtubule à proximité. Dans leur récent article en Current Biology, Jordi Chan & Enrico Coen, basés à Norwich, travaillant dans Arabidopsis, s'appuyer sur cela pour proposer un deuxième mécanisme expliquant comment les plantes contrôlent l'orientation de leurs microfibrilles de cellulose.

Chan & Cohen observent qu'environ la moitié des complexes de cellulose synthase se déplaçant dans des zones dépourvues de microtubules de la surface cellulaire (appelés complexes autonomes) se sont initialement déplacés en ligne droite, mais ont ensuite soudainement changé de direction. Dans environ 35% de ces cas, la communauté autonome s'est tournée pour suivre la direction d'une autre communauté autonome récemment décédée. Cela indique que les complexes autonomes se déplaçant séparément des microtubules peuvent être réorientés par le «sentier» laissé par un autre complexe autonome. Quel que soit l'aspect de ce «sentier» capable de réorienter d'autres complexes autonomes, il était clairement stable, car il pouvait réorienter d'autres complexes autonomes jusqu'à 19 minutes après son passage (longtemps à l'échelle des mouvements subcellulaires). Chan & Cohen proposent que c'est la microfibrille de cellulose récemment déposée par un complexe autonome qui est capable de réorienter d'autres complexes autonomes passants. Conformément à cela, le traitement avec un médicament connu pour randomiser l'architecture de la paroi cellulaire a également augmenté le caractère aléatoire des trajectoires complexes autonomes.

Les plantes peuvent avoir deux méthodes pour organiser l'orientation des microfibrilles de cellulose dans leur paroi cellulaire, l'une utilisant des microtubules à la surface cellulaire comme mécanisme de guidage et une autre utilisant des microfibrilles de cellulose récemment déposées dans la paroi cellulaire comme mécanisme de guidage. Pour étudier comment ces deux mécanismes peuvent se chevaucher, Chan & Coen ont surveillé ce qui se passait lorsque des trajectoires complexes autonomes rencontraient un microtubule. Fait intéressant, la moitié des trajectoires complexes autonomes ont changé de direction lors de la rencontre d'un microtubule et ont ensuite suivi la direction du microtubule. En revanche, les complexes dirigés par les microtubules n'ont jamais été vus se réorienter lorsqu'ils rencontraient une piste complexe autonome. De plus, l'alignement global des trajectoires complexes autonomes nouvellement apparues s'est avéré suivre la direction globale des microtubules. Le guidage des microtubules semble donc intervenir lorsque les mécanismes de guidage entrent en collision et contrôler l'orientation large des microfibrilles de cellulose.

La grande question qui en découle est pourquoi les plantes ont-elles besoin de deux mécanismes pour contrôler leur orientation cellulosique, en particulier si l'un semble informer l'autre ? Eh bien, comme le soulignent Chan et Cohen, d'autres organismes peuvent également avoir un tel système double pour organiser leurs parois cellulaires. Cela a été proposé pour certaines bactéries. S'il existe effectivement des systèmes doubles pour organiser le dépôt de fibres sur les parois cellulaires dans divers royaumes, cela semblerait un assez bon système sur lequel s'appuyer. Chan & Cohen spéculent que "la double orientation peut donc fournir un mécanisme général pour assurer à la fois une forte cohérence et une flexibilité de réponse, permettant une régulation efficace de la croissance et de la résistance des parois cellulaires". Il se peut que le mécanisme de guidage autonome permette une amplification rapide des changements dans l'arrangement des microfibrilles de cellulose définis par un mécanisme d'orientation dominant guidé par les microtubules. Cela pourrait être particulièrement utile pour permettre des réponses rapides à un besoin de modifier l'arrangement de la paroi cellulaire si le transport des microtubules, ou des changements dans l'organisation des microtubules, s'avèrent limiter la vitesse. Étant donné qu'une proportion importante de complexes de cellulose synthase a été observée dans Arabidopsis loin des microtubules, ce mécanisme nouvellement décrit pourrait s'avérer être un contributeur majeur au soutien de la croissance des plantes.