Méristèmes et croissance des plantes

Les plantes croissent à partir de méristèmes — des réservoirs auto-renouvelables de cellules souches situés à leurs extrémités et sur leurs flancs — qui leur permettent d'ajouter de nouveaux organes et de s'étendre tout au long de leur vie, une stratégie de croissance indéfinie, contrairement à celle des animaux.

Definition

Les méristèmes sont des régions de cellules indifférenciées et en division qui génèrent de nouveaux tissus et organes, et la croissance des plantes est l'augmentation de la taille et du nombre de cellules produites par leur activité continue.

Scope

Ce sujet couvre les méristèmes apicaux caulinaires et racinaires, les méristèmes latéraux, l'organisation et le maintien des niches de cellules souches végétales, la structuration de l'initiation des organes, y compris la phyllotaxie, et la manière dont la division et l'expansion cellulaires dirigent la croissance des plantes.

Core questions

• Comment les méristèmes apicaux caulinaires et racinaires sont-ils organisés ?
• Comment un pool stable de cellules souches est-il maintenu alors que des cellules sont également utilisées pour la croissance ?
• Comment les méristèmes modèlent-ils l'arrangement régulier des feuilles et d'autres organes ?

Key theories

Maintien de la niche de cellules souches

Une boucle de rétroaction entre un centre organisateur et les cellules souches sus-jacentes maintient le méristème en équilibre, remplaçant les cellules perdues par différenciation afin que le méristème persiste indéfiniment.

Croissance indéterminée et ouverte

Étant donné que les méristèmes sont conservés, les plantes croissent de manière indéterminée et modulaire, ajoutant des unités répétées et ajustant leur architecture en réponse à l'environnement.

Mechanisms

Le méristème apical caulinaire est organisé en une zone centrale de cellules souches à division lente, une zone périphérique où les organes sont initiés, et un centre organisateur sous-jacent ; la signalisation entre le centre organisateur et les cellules souches stabilise leur nombre. Le transport directionnel de l'auxine et les champs inhibiteurs positionnent les primordia d'organes successifs, générant les spirales et verticilles réguliers de la phyllotaxie. La croissance elle-même combine la division cellulaire orientée avec l'expansion cellulaire anisotrope, entraînée par la turgescence contre la déformation contrôlée de la paroi cellulaire. Les collections de mutants chez les plantes modèles ont été essentielles pour identifier les régulateurs de la fonction des méristèmes.

Clinical relevance

La biologie des méristèmes sous-tend la propagation horticole et la culture de tissus : la culture de pointes de méristèmes produit des plantes exemptes de maladies, et le contrôle de la ramification et de l'architecture par l'activité des méristèmes est une cible pour améliorer le rendement et la forme des cultures.

History

L'anatomie classique a décrit les méristèmes apicaux et leur zonation ; des expériences microchirurgicales ultérieures et, de manière décisive, la génétique moléculaire chez les plantes modèles ont révélé la signalisation qui maintient la niche de cellules souches et modèle l'initiation des organes.

Key figures

• Katherine Esau
• Ian Sussex

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'un méristème ?

Un méristème est une région de cellules indifférenciées et en division continue ; les méristèmes apicaux aux extrémités des tiges et des racines entraînent l'allongement, tandis que les méristèmes latéraux augmentent le diamètre, permettant aux plantes de croître tout au long de leur vie.

Pourquoi les feuilles poussent-elles selon des motifs réguliers ?

De nouveaux primordia foliaires se forment à des positions définies par des champs inhibiteurs, impliquant largement l'hormone auxine, autour de l'apex caulinaire, produisant les spirales régulières et autres arrangements connus sous le nom de phyllotaxie.