Des "codes-barres" pectiques dans le remodelage des parois des cellules végétales
Les parois végétales sont constituées de polysaccharides et de protéines formant une matrice extracellulaire complexe en perpétuel remodelage au cours du développement cellulaire. Selon les besoins cellulaires, des domaines pariétaux polarisés doivent être soit renforcés, soit relâchés. Des travaux publiés dans Developmental Cell ont mis à profit la dynamique pariétale de la surface de la graine de la plante modèle Arabidopsis thaliana pour élucider de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans le positionnement d’enzymes de remodelage dans des domaines pariétaux.
Les parois des cellules végétales jouent un rôle crucial pour le développement des plantes et pour l’interaction des plantes avec l’environnement. Les parois végétales constituent également une ressource naturelle valorisée dans de nombreux domaines industriels (construction, papeterie, textile, biocarburant...). La connaissance de leur organisation et de leur dynamique au cours du développement des plantes est importante pour mieux maîtriser leur utilisation.
Les parois sont principalement constituées de polysaccharides et de protéines formant une matrice extracellulaire complexe en perpétuel remodelage au cours du développement cellulaire. Selon leurs besoins, les cellules doivent renforcer ou relâcher des zones polarisées de leur paroi appelées domaines pariétaux, grâce à l'action spécifique d'enzymes positionnées précisément dans ces zones polarisées. Les chercheurs ont mis à profit la surface de la graine de la plante modèle Arabidopsis thaliana, où se concentrent plusieurs événements de remodelage de domaines pariétaux, afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués. Des approches combinées de génétique, de biologie cellulaire et de modélisation moléculaire ont permis de démontrer que l'activité d'un inhibiteur de pectine méthylesterase (PMEI6) conduit à créer un motif de pectine particulier servant de plateforme d'ancrage pour une peroxydase de remodelage de la paroi (PRX36). Le motif polysaccharidique ainsi créé peut être assimilé à un code barre moléculaire permettant de définir la spécificité d'interaction, et donc, le positionnement précis de l'enzyme de remodelage dans un domaine pariétal donné.
Il est anticipé que cette preuve de concept puisse s'étendre à d'autres domaines pariétaux dans ce type cellulaire, mais aussi à l'ensemble du monde végétal puisque ces acteurs moléculaires sont universels et variés. Ils appartiennent - ou sont formés - par de grandes familles multigéniques. il est proposé que la création et la reconnaissance d'autres combinaisons de ce type de codes barres pectiques pourraient expliquer comment les différents domaines de la paroi d'une même cellule contrôlent leur relâchement ou leur renforcement de façon polarisée.
Figure : Surface d'une graine d’Arabidopsis observée en microscopie électronique à balayage (image ayant illustré la couverture du numéro de Developmental Cell). Trois domaines pariétaux différents sont présentés en fausses couleurs. L'échafaudage moléculaire étudié est positionné dans le domaine bleu permettant le relâchement de ce domaine par l'enzyme de remodelage lors du développement de la graine. Lors de l'imbibition de la graine mature, le contact de l'eau déclenche la rupture du domaine bleu (paroi primaire periclinale) pré-fragilisé en amont lors du développement, conduisant à la libération du domaine rose (mucilage), lui même préalablement comprimé par le domaine vert (columelle). Le domaine rose entoure alors la graine créant un hydrogel favorable pour sa germination.
En savoir plus
Pectin Demethylesterification Generates Platforms that Anchor Peroxidases to Remodel Plant Cell Wall Domains.
Francoz E, Ranocha P, Le Ru A, Martinez Y, Fourquaux I, Jauneau A, Dunand C, Burlat V.
Dev Cell. 2019 Jan 28;48(2):261-276.e8. doi: 10.1016/j.devcel.2018.11.016. Epub 2018 Dec 13.