The chloroplast-localised transporter RETICULATA controls palisade mesophyll cell division and expansion
Cette étude révèle que le transporteur d'acides aminés localisé dans le chloroplaste, RETICULATA (RE), contrôle la structuration des espaces aériens du mésophylle palissadique en favorisant la division cellulaire précoce et en supprimant l'expansion cellulaire tardive, plutôt que par le biais de la mort cellulaire programmée ou de changements d'identité cellulaire.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Les feuilles ne sont pas des feuilles vertes pleines ; ce sont des structures poreuses remplies d'un vaste réseau de minuscules poches d'air. Ces espaces, nichés entre les cellules qui assurent la photosynthèse, sont essentiels à la vie sur terre. Ils permettent au dioxyde de carbone de dériver facilement à travers la feuille pour atteindre les cellules qui en ont besoin, une tâche des milliers de fois plus difficile dans l'eau que dans l'air. Bien que les scientifiques sachent depuis longtemps que les feuilles contiennent ces espaces aériens, les règles précises régissant la manière dont ils se forment et s'organisent pendant la croissance d'une plante sont restées un mystère. Nous savons que les feuilles possèdent généralement deux couches de tissu photosynthétique : une couche supérieure densément compactée, conçue pour capter la lumière efficacement, et une couche inférieure plus lâche et plus ouverte, conçue pour laisser circuler les gaz. Mais comment la plante décide-t-elle où placer l'air et quelle taille ces interstices doivent-ils avoir est une question restée sans réponse pendant des décennies.
Une équipe de chercheurs a maintenant découvert un mécanisme moléculaire spécifique qui contrôle ce processus, en se concentrant sur une protéine appelée RETICULATA. Cette protéine agit comme un transporteur, déplaçant des acides aminés spécifiques à travers la membrane du chloroplaste, l'organite où se déroule la photosynthèse. Depuis plus de vingt ans, les scientifiques savent que lorsque cette protéine est absente, les plantes développent des feuilles avec des espaces aériens anormalement grands et un motif caractéristique de veines vert foncé en forme de réseau sur un fond pâle. Cependant, la raison de ce changement spectaculaire était inconnue. Certains avaient spéculé que la protéine manquante provoquait la mort des cellules, créant des trous là où le tissu se trouvait autrefois, tandis que d'autres se demandaient si les cellules changeaient simplement d'identité, se transformant d'un type de cellule foliaire en un autre.
Pour résoudre cette énigme, les chercheurs ont étudié une version mutante de la plante Arabidopsis thaliana qui ne possède pas la protéine fonctionnelle RETICULATA. Ils ont suivi le développement des feuilles dès leur émergence, utilisant des colorants spéciaux et des microscopes pour observer la formation des espaces aériens en temps réel. Ils ont découvert que la mutation n'affectait pas toutes les parties de la feuille de la même manière. La couche inférieure, spongieuse, de la feuille se développait normalement, les espaces aériens se formant au rythme habituel. La couche supérieure, cependant, plus compacte, devenait incontrôlable. Dans les plantes mutantes, les espaces aériens dans cette couche supérieure s'élargissaient beaucoup plus vite et devenaient nettement plus grands que dans les plantes normales, finissant par occuper près de la moitié du volume de ce tissu.
L'équipe a systématiquement écarté les explications les plus évidentes de ce phénomène. Ils ont cherché des signes de mort cellulaire, observant des cellules mortes qui auraient pu s'effondrer pour créer l'espace supplémentaire, mais n'en ont trouvé aucune. Ils ont également examiné si les cellules avaient simplement changé de rôle, passant de cellules de capture de lumière à des cellules d'échange gazeux, mais les marqueurs génétiques ont montré que les cellules conservaient leur identité d'origine. Les cellules étaient toujours du bon type, elles se comportaient simplement différemment. Au lieu de mourir ou de changer de nature, les cellules de la feuille mutante se divisaient plus lentement que d'habitude. Comme les cellules ne se multipliaient pas assez vite pour combler l'espace, les interstices entre elles devenaient plus grands. De plus, à mesure que la feuille continuait sa croissance, ces quelques cellules s'étendaient pour devenir beaucoup plus grandes que la normale, prenant une forme lobée étrange qui ressemblait un peu aux cellules de la couche inférieure, bien qu'elles soient génétiquement distinctes.
Les chercheurs ont conclu que la protéine RETICULATA est essentielle à la croissance normale de la couche supérieure de la feuille. Elle semble agir comme un régulateur qui assure que les cellules se divisent au bon rythme au début du développement. Sans elle, les cellules se divisent trop lentement, et la feuille compense en étirant les cellules restantes, créant des espaces surdimensionnés et des formes irrégulières. Cette découverte suggère que le chloroplaste, grâce à sa capacité à gérer les acides aminés, joue un rôle direct et actif dans le façonnage de la structure physique de la feuille, plutôt que d'être une simple victime passive du stress. Elle révèle un lien caché entre l'équilibre chimique à l'intérieur des usines énergétiques d'une plante et le plan architectural de la feuille elle-même.
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