La morphogénèse végétale

Il est généralement admis que les gènes contrôlent indirectement la géométrie des tissus en affectant les propriétés chimiques et mécaniques des cellules individuelles. Mais réciproquement, les propriétés des tissus peuvent affecter l’activité des gènes. Ainsi, l’étude du méristème d’Arabidopsis thaliana, une plante à fleurs couramment utilisée en biologie végétale, a pu montrer que les différentes vitesses de croissance des cellules dans le méristème créent collectivement des champs de forces dans les tissus. Ces champs sont issus des pressions mécaniques qu’exercent les cellules les unes sur les autres.

Fleures d’Arabidopsis thaliana

Les microtubules, constituants principaux du cytosquelette, s’orientent de façon parallèle aux directions des forces. Les cellules réagissent ainsi au stress mécanique. Or, il est acquis que les microtubules contrôlent le dépôt orienté des fibrilles de cellulose dans la paroi cellulaire, donnant ainsi aux cellules à la fois leur rigidité et un axe de croissance préférentiel. Ainsi, via l’organisation des microtubules dans chaque cellule individuelle, les tissus peuvent changer de forme, se plier et adopter des formes caractéristiques dans le méristème d’Arabidopsis. Réciproquement, les formes en croissance génèrent les contraintes mécaniques qui contrôlent l’organisation des microtubules.

On ne considèrent pas le développement embryonnaire comme un processus sous le contrôle strict de la génétique, mais plutôt comme un processus à plusieurs niveaux qui interagissent entre eux. La morphogénèse du méristème est un phénomène issu du comportement individuel des cellules cherchant à résister au stress mécanique. Cependant, ce mécanisme n’est pas le seul à l’œuvre lors de la morphogénèse des plantes. Il fonctionne en parallèle aux chaînes de réactions induites par l’auxine.

Ces deux mécanismes se coordonnent pour former des structures et des tissus parfaitement différenciés et organisés.