Une énigme enfin résolue après 50 ans : la croissance des plantes

La croissance des plantes renferme un problème pour la science. Le fait est que leurs cellules sont enveloppées dans des parois cellulaires. Les composants de ces parois déterminent les formes des cellules, qui peuvent ressembler à des pièces de puzzle, par exemple. Grâce à ces formes, les cellules se collent solidement entre elles pour offrir aux plantes une résistance aux éléments comme le vent. C’est en ce sens que les scientifiques s’interrogent sur le développement des végétaux, malgré les liens étroits entre cellules.

Une jeune plante pousse sous le soleil.

Depuis près de cinquante ans, les chercheurs savent que l’auxine (molécule) est le principal facteur de la croissance des plantes. D’après une théorie, la molécule acidifie les cellules quand la plante est prête à grandir. De cette manière, les liens entre les composants des parois se relâchent pour s’assouplir. Cependant, ils n’ont pas pu expliquer comment. 

Une équipe de scientifiques sous la direction de l’Université de Californie, Riverside (UCR ou UC Riverside) a résolu le mystère. Les chercheurs ont publié les résultats de leur étude dans la revue Nature le 27 octobre 2021.

L’auxine, la molécule à l’origine du développement des plantes

Dans les plantes, l’auxine enclenche leur développement de deux manières. L’une consiste à faire baisser le pH, c’est ce mécanisme que l’équipe de chercheurs a étudié. Le chef du groupe était Zhenbiao Yang, un professeur de botanique à l’UCR. Les scientifiques ont découvert que l’auxine acidifie les parois cellulaires en provoquant le drainage de leurs protons.

Deux réactions en découlent. L’eau pénètre les cellules et une protéine appelée expansine s’active. La protéine brise les liens entre la cellulose et l’hémicellulose pour permettre aux cellules de s’étendre. La cellulose et l’hémicellulose font partie de la couche primaire des parois cellulaires.

« Comme pour un ballon, l’expansion dépend de l’épaisseur de la paroi extérieure par rapport à la quantité d’air que l’on insuffle… Abaisser le pH d’une paroi cellulaire peut permettre à l’eau située à l’extérieur de la cellule d’y pénétrer, alimentant la pression de turgescence et l’expansion. »
Zhenbiao Yang

Des applications considérables en médecine ?

L’autre mécanisme repose sur l’activation de l’expression génétique dans le noyau des cellules végétales. Tout comme le premier, elle abaisse le pH de la cellule pour faciliter sa croissance. 

Cependant, l’auxine ne contribue pas uniquement à la croissance des plantes. En fait, elle est indispensable à quasiment tous les aspects de l’épanouissement d’une plante. Le développement des fruits, des graines et des racines en font partie. 

Autrement dit, comprendre le fonctionnement de l’auxine pourrait profiter à l’agriculture et à la production d’énergie renouvelable. Le professeur Yang pense même que la médecine pourrait un jour en bénéficier. 

« Comprendre comment la biologie de base fonctionne peut éventuellement avoir un impact sur la santé humaine. Au fur et à mesure que nos connaissances s’étendent, nous pourrions apprendre que les processus chez l’homme sont analogues. »
Zhenbiao Yang