Chou Romanesco présentant une forme géométrique dite

Les formes des belles plantes

Par Pascale Mollier
Mis à jour le 10/02/2016
Publié le 15/12/2015

Le mystère de la structure fractale du chou Romanesco...mais aussi des maïs et des blés donnant de gros épis, de belles tomates...tout est affaire de formes, d'architecture. Quelques clés pour comprendre comment les plantes acquièrent leurs formes...

Des maïs et des riz avec des tiges solides et beaucoup de grains, des tomates de taille conséquente…Pour obtenir de telles plantes bien adaptées à la culture, encore faut-il connaître les lois qui gouvernent le développement et l’architecture des plantes. Ces mécanismes peuvent être étudiés à différentes échelles : plante entière, organes,  cellules et réseaux moléculaires.

L’étude des génomes et l’obtention de mutants ont permis de caractériser de nombreux gènes intervenant dans la croissance. « On pourrait même dire que tous les gènes de la cellule sont impliqués de près ou de loin dans la croissance, puisque qui dit croissance dit augmentation de la paroi cellulaire et du volume cellulaire, donc mobilisation métabolique et synthèse de nombreux constituants, protéines, ADN, paroi etc. Mais il y a quand-même des gènes « chef d’orchestre », qui coordonnent eux-mêmes des ensembles de gènes effecteurs, le tout formant un réseau hiérarchisé que l’on est encore loin d’avoir reconstitué », explique Jan Traas, l’un des spécialistes du développement végétal à l’Inra.

Quels sont les signaux qui déclenchent l’activité de ces gènes ? Quels sont les mécanismes à l’échelle cellulaire ? Et comment se coordonne la croissance au niveau des milliers de cellules d’un organe ?

 On connait depuis longtemps le rôle des hormones de croissance, en particulier l’auxine, qui coordonnent la croissance des cellules dans des zones spécialisées, les méristèmes. On commence à comprendre comment l’auxine agit à l’échelle des organes, comment elle fait naître une ébauche de feuille par exemple, et aussi comment elle agit au niveau cellulaire, sur l’extension de la paroi.

Plus récemment, les travaux pionniers de Jan Traas et ses équipes ont ouvert une nouvelle voie de recherche en montrant qu’il existe un autre mécanisme de coordination entre les cellules des méristèmes : les forces mécaniques. En effet,  la pression mécanique que ces cellules exercent les unes sur les autres en grossissant oriente la direction de la croissance et donc la forme des organes.

Ainsi, on entrevoit un système en boucle dans lequel l’expression de gènes particuliers induit le processus de croissance, qui génère des contraintes mécaniques, lesquelles influent en retour sur d’autres gènes pour réguler la croissance.