Division cellulaire chez les plantes : l’anneau de préprophase stabilise le plan de division plus qu’il ne le détermine

14 Avril 2017
Plants d’arabidopsis thaliana en fleurs dans une serre de l’Inra de

Plants d’arabidopsis thaliana en fleurs dans une serre de l’Inra de Versailles.. © Bertrand NICOLAS - Inra, NICOLAS Bertrand

L’orientation des divisions cellulaires joue un rôle important dans l’organisation spatiale des tissus de plantes. Une structure cellulaire particulière des cellules végétales, l’anneau de préprophase, est depuis sa découverte considérée comme l’acteur essentiel du positionnement du plan de division qui sépare les deux cellules filles. Des chercheurs de l’Inra montrent aujourd’hui que contre toute attente, cet anneau de préprophase intervient non pas dans le choix initial, mais plutôt dans la stabilisation du plan de division. Ces résultats sont publiés le 14 avril 2017 dans la revue Science.

L’organisation des divisions cellulaires dans le temps et dans l’espace est un élément majeur de la construction d’une plante. C’est, avec l’élongation cellulaire, le seul moteur de l’organisation tridimensionnelle des tissus végétaux car les cellules de plantes, liées les unes aux autres par une paroi rigide composée de cellulose, sont incapables de toute motilité au sein du tissu.

S’intéressant aux mécanismes moléculaires qui régissent l’organisation spatiale des divisions dans les cellules des plantes terrestres, des chercheurs de l’Inra se sont plus particulièrement focalisés sur la formation de l’anneau de préprophase (ou PPB). Structure cellulaire propre aux cellules végétales, il est considéré comme déterminant dans le choix du site de division au cours de la mitose, même si son rôle exact n’est pas totalement élucidé.

L’anneau de préprophase, un rôle stabilisateur...

Combinant des approches de génétique, de biochimie et de microscopie, les scientifiques ont d’abord obtenu, chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, des mutants incapables de former l’anneau de préprophase avant la division cellulaire, sans autre conséquence sur le fonctionnement de la cellule. Très spécifiques, ces mutants leur ont permis d’étudier les effets de la perte de cette structure.

De façon inattendue, les chercheurs ont mis en évidence que, dans les cellules mutantes, la perte du PPB n’entraîne pas de bouleversements majeurs mais se traduit seulement par une orientation moins précise, plus variable des divisions cellulaires. Plus encore, chez ces mêmes mutants, la cellule reste capable de mettre en place un site de division à sa périphérie malgré l’absence de formation du PPB.

Autant de résultats qui suggèrent que le PBB a un rôle de stabilisateur et non de déterminant majeur dans l’orientation des divisions cellulaires chez les plantes terrestres.

... des rotations du fuseau mitotique

Le rôle de l’anneau de préprophase dans la stabilisation de l’orientation des divisions cellulaires serait lié à sa capacité à limiter les rotations du fuseau mitotique, un autre réseau de microtubules. Commun à tous les eucaryotes, le fuseau mitotique intervient dans la séparation des chromosomes pendant la division.

Renversant un dogme établi quasiment dès la découverte du PBB il y a cinquante ans, les chercheurs de l’Inra posent de nouvelles bases en ce qui concerne le contrôle spatial de la division des cellules végétales, et sa contribution au développement des plantes. Plus encore, leurs résultats donnent à penser que le facteur déterminant pour l’orientation des divisions cellulaires interviendrait en amont de l’établissement de l’anneau de préprophase, une hypothèse qu’ils vont maintenant s’employer à explorer à la faveur des outils génétiques qu’ils ont à disposition.

Des microtubules à tout faire ou presque
Chez les plantes supérieures, le cytosquelette est présent dans le cytoplasme et dans l’espace cellulaire sous-membranaire. Il est le siège de réorganisations permanentes qui accompagnent, voire déterminent chacune des étapes de la vie des cellules. Il est constitué de filaments d’actine et de microtubules. Chez les plantes, ces derniers sont les acteurs clé de l’élongation et de la division cellulaires.
Dans une cellule en croissance, les microtubules sont alignés en faisceaux, ils guident la formation de la paroi cellulosique.
Lors de l’entrée en division, les microtubules s’assemblent en un réseau transitoire très dense et hautement structuré, l’anneau de préprophase, qui encercle le noyau de la cellule. Structure caractéristique des plantes terrestres, il préfigure l’orientation du plan de division et contribue à définir la position de la future paroi qui séparera à terme les deux cellules filles. Il disparaît à la fin de la prophase, laissant la place au fuseau mitotique qui assure la migration des chromosomes dupliqués vers les extrémités de la cellule en division.


Estelle Schaefer, Katia Belcram, Magalie Uyttewaal, Yann Duroc, Magali Goussot, David Legland, Elise Laruelle, Marie-Ludivine de Tauzia-Moreau, Martine Pastuglia, David Bouchez, The preprophase band of microtubules controls the robustness of division orientation in plants. Science 14 Apr 2017: Vol. 356, Issue 6334, pp. 186-189
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