La vacuole est le plus grand organite d'une cellule végétale. Elle accumule des protéines, des ions et des métabolites secondaires tout en assurant la turgescence nécessaire à la croissance cellulaire grâce à sa teneur en eau. Elle constitue également un site majeur de dégradation des macromolécules. La compréhension complète des rôles de la vacuole dans l'accumulation de sels minéraux et d'ions métalliques, ainsi que dans l'absorption d'eau, est un sujet de recherche très actuel. Il est essentiel de comprendre ces processus en vue de leur exploitation potentielle pour la production future de cultures tolérantes au stress. Les questions de formation et d'origine de la vacuole restent encore sans réponse. Ce que l'on sait, c'est qu'une plante sans vacuoles est une plante morte.Rojo et al. 2001)!

La vision la plus simple est celle d'une vacuole unique remplissant toutes les fonctions. Cependant, pour assurer un ensemble de fonctions aussi diversifié, des vacuoles spécialisées doivent exister ; une vacuole unique ne peut pas servir à la fois de compartiment de stockage et de poubelle ! Les vacuoles lytiques (VL) sont des compartiments acides hydrolytiques responsables de la dégradation de diverses macromolécules, tandis que les vacuoles de stockage des protéines (VSP) accumulent les protéines dans des organes de stockage tels que les graines. Il y a quelques années encore, on pensait que ces deux types de vacuoles pouvaient coexister. Il semble aujourd'hui que leur coexistence dans une même cellule soit rare.Frigerio et al. 2008). Les PSV ne se trouvent que dans les graines, tandis que les LV sont prédominants dans les tissus végétatifs. Fait intéressant, le PSV modifie son identité et sa fonction pour devenir un LV au cours du développement (Marty 1999 et Zheng et al. 2011).

Les chercheurs identifient les différentes vacuoles en visualisant des protéines au niveau de la membrane vacuolaire, comme les aquaporines. Les aquaporines sont des canaux membranaires qui transportent l'eau et d'autres petites molécules ; certaines d'entre elles le font au niveau de la membrane vacuolaire, le tonoplaste. Appelées protéines intrinsèques du tonoplaste (TIP), elles servent de « marqueurs » vacuolaires. Dans la plante modèle Arabidopsis thaliana, 10 isoformes TIP existent (Johanson et al. 2001). Différentes isoformes sont exprimées à différents stades de développement et dans différents organes de la plante. La carte d'expression la plus récente de ces isoformes à ce jour utilise des fusions de protéines fluorescentes translationnelles pour mettre en évidence les isoformes dans différents tissus de la racine (Gattolin et al. 2009Grâce à une carte d'expression des TIP, les chercheurs peuvent commencer à comprendre les différences fonctionnelles entre les isoformes, qui pourraient jouer des rôles distincts dans l'absorption d'eau. Les marqueurs les plus courants sont TIP3;1, qui marque exclusivement les PSV dans l'embryon en développement, et TIP1;1, qui marque les LV après la germination.

Les images au microscope confocal utilisant ces marqueurs ont récemment été compilées sous forme de vidéo, avec une chanson d'accompagnement chirpy dans laquelle la vacuole se présente. Créé par le Dr Anne Osterrieder de l'Université d'Oxford Brookes en collaboration avec le Dr Lorenzo Frigerio et la doctorante Charlotte Carroll de l'Université de Warwick ; la vidéo et la chanson qui l'accompagne font partie d'une série d'outils pédagogiques sur les organites. Apprécier!

Vous pouvez en savoir plus sur les vacuoles à La cellule illuminée, qui a aimablement fourni l'image des cellules végétales étiquetées.

Références

FRIGERIO L, HINZ G, ROBINSON DG (2008). Vacuoles multiples dans les cellules végétales : règle ou exception ? Trafic 9:1564-1570. est ce que je:10.1111 / j.1600-0854.2008.00776.x

GATTOLIN S, SORIEUL M, HUNTER PR, KHONSARI RH, FRIGERIO L. (2009) Imagerie in vivo de la famille des protéines intrinsèques des tonoplastes dans les racines d'Arabidopsis. BMC Plant Biology 9:133. est ce que je:10.1186/1471-2229-9-133

JOHANSON U., KARLSSON M., JOHANSSON I., GUSTAVSSON S., SJOVALL S., FRAYSSE L., WEIG AR, KJELLBOM P. (2001) L'ensemble complet de gènes codant pour les principales protéines intrinsèques d'Arabidopsis fournit un cadre pour une nouvelle nomenclature pour les principales protéines intrinsèques de la plante. Plant Physiology 126:1358-1369. est ce que je:10.1104 / pp.126.4.1358

MARTY F. (1999) Vacuoles végétales. Plant Cell 11:587-600. est ce que je:10.1105/tpc.11.4.587

ROJO E, GILLMOR S, KOVALEVA V, SOMERVILLE CR, RAIKHEL NV (2001) VACUOLELESS1 est un gène essentiel requis pour la formation de vacuoles et la morphogenèse chez Arabidopsis. Cellule de développement 1:303-310. est ce que je:10.1016/S1534-5807(01)00024-7

ZHENG H. et STAEHELIN AL (2011) Les vacuoles de stockage des protéines sont transformées en vacuoles lytiques dans les cellules méristématiques des racines des semis en germination par plusieurs mécanismes spécifiques au type de cellule. Physiologie végétale 155: 2023–2035. est ce que je:10.1104 / pp.110.170159