Les racines des plantes sont une merveille. Alors que les racines absorbent l'eau et les nutriments du sol, elles sont exposées à toutes sortes de microbes dans le sol. Certains microbes sont bons et favorisent la croissance des plantes, tandis que d'autres attaquent les racines et provoquent des maladies. Pour se défendre d'une attaque phytopathogène, les plantes peuvent avoir de multiples mécanismes de défense. L'un d'eux consiste à modifier les parois cellulaires des racines pour créer une «barricade» afin d'empêcher l'agent pathogène d'entrer.
Docteur Romain Castilleux de l'Université suédoise des sciences agricoles et des collègues de quatre instituts français ont rapporté en 2019 que les extensines, un groupe de protéines de la paroi cellulaire, sont importantes pour fournir la plante modèle, Arabidopsis thaliana contre le phytopathogène, Phytophthora parasitica. L'année suivante, les Drs Li Tan et Andrew Mort a commenté les méthodes de recherche utilisées pour mesurer les niveaux d'extensines dans les racines des plantes par Castilleux et ses collègues.En réponse, Castilleux et ses collègues ont ajusté leur approche et maintenant rapportent de nouveaux résultats qui continuent de soutenir leurs conclusions de recherche sur les extensines. Cette histoire d'enquête sur les mécanismes inconnus derrière l'assemblage de la paroi cellulaire et de scientifiques débattant des méthodes de recherche montre comment la recherche fonctionne.
Alors que presque tout le monde se souvient de l'illustration des cellules végétales dans le cours de biologie, les parois cellulaires végétales n'étaient généralement qu'une seule ligne, entourant le cytoplasme «excitant», la mitochondrie, le ribosome, etc. Cependant, les parois des cellules végétales représentent l'un des réseaux structurels les plus complexes de la nature. Le réseau à l'échelle nanométrique se compose principalement de polymères polysaccharidiques tels que la cellulose, l'hémicellulose et la pectine, mais comprend souvent des glycoprotéines et de la lignine. Les extensines sont des glycoprotéines de la paroi cellulaire impliquées dans le développement de l'embryon, la croissance des poils absorbants et l'assemblage et la structure de la paroi cellulaire.
En 2018, Castilleux et ses collègues examiné le rôle des extensines de la paroi cellulaire dans les interactions plante-microbe et ont émis l'hypothèse que les extensines se réticuleraient en réponse à l'infection pathogène afin de limiter l'entrée de la maladie. Les chercheurs ont souligné le potentiel de l'utilisation d'anticorps pour détecter l'extensine épitopes (morceaux spécifiques de l'antigène auxquels un anticorps se lie). Ensuite, l'accumulation d'extensines peut être visualisée à l'aide de la microscopie laser confocale sur des coupes de racines coupées. Il a été suggéré que la production d'extensines repose sur l'arabinosylation (ajout de l'arabinose, un monosaccharide contenant cinq atomes de carbone et une fonction aldéhyde) permettant la formation de réticulations indispensables à l'assemblage et à l'organisation de la paroi cellulaire. À la fin de l'examen, Castilleux et ses collègues ont suggéré que l'arabinosylation des extensines est cruciale dans la réponse immunitaire des plantes contre les agents pathogènes du sol. Cela a conduit à leur étude 2019, testant cette hypothèse.
Castilleux et ses collègues infectés Arabidopsis mutants qui ont été modifiés pour avoir une réponse immunitaire normale ou aucune, et ont différents niveaux d'extensine glycosylation (attachement du polysaccharide à la protéine extensine) avec le pathogène tellurique, Phytophthora parasitica pour tester si les extensines sont importantes dans la réponse immunitaire. Les chercheurs ont utilisé la microscopie par immunofluorescence sur des bébés de 9 jours A. thaliana racines à l'aide d'anticorps spécifiques anti-extensine.
« Nos résultats suggèrent que la glycosylation des extensines, et plus spécifiquement leur arabinosylation, est essentielle pour le remodelage de la paroi cellulaire lors de la réponse immunitaire de A. thaliana cellules racinaires », Castilleux et ses collègues ont conclu leur étude en 2020.
En réponse à cette étude, Tan et Mort ont écrit un commentaire, exprimant certaines inquiétudes quant aux méthodes et à la conclusion de l'étude, en particulier si les épitopes utilisés sont vraiment spécifiques des extensines arabinosides.
"Bien que nous puissions être persuadés que les extensines étaient fortement exprimées dans les extrémités des racines avant et après l'élicitation, les modèles de reconnaissance d'anticorps compliqués et les changements de modèle pour chaque mutant après l'élicitation rendent difficile l'explication des données, affaiblissant ainsi les preuves réelles", Tan et Mort a écrit.
Ils ont ajouté qu'il serait très intéressant de tester expérimentalement s'il existe des niveaux plus élevés de réticulation intermoléculaire de l'extensine en réponse à une attaque microbienne.
En réponse, Castilleux et ses collègues ont fourni des preuves de la réponse de réticulation en utilisant de nouveaux A. thaliana des mutants (PEROXYDES 33 et 34) qui pourrait catalyser la réticulation des extensines. Aucune extensine n'a pu être visualisée sur le mutant qui n'avait pas de réponse immunitaire, mais de grandes quantités d'extensines ont pu être observées dans le mutant de réticulation.
« Cela suggère que la mutation des gènes codant PEROXYDES 33 et 34 impacte la détection de l'épitope LM1 de l'extensine (et éventuellement la formation de liaisons croisées d'extensine) en réponse à [l'élicitation de la réponse immunitaire] », ont écrit Castilleux et ses collègues.
Alors qu'il existe de nombreux défis techniques pour découvrir quel mécanisme (arabinosylation, glycosylation, réticulation) est crucial pour la production/incorporation d'extensine dans la paroi cellulaire, Castilleux a montré le potentiel de l'utilisation de plantes mutantes et de l'immunomarquage.
"En conclusion, les extensines semblent jouer un rôle important dans la défense des racines, l'arabinosylation étant essentielle à leur bon fonctionnement, probablement par une réticulation contrôlée catalysée par des peroxydases spécifiques de la paroi cellulaire."
