Imagerie cellulaire en direct du cytosquelette microtubule et manipulation micromécanique de l’Arabidopsis Shoot Apical Meristem

Les cellules végétales sont entourées d’une matrice extracellulaire de polysaccharides et de glycoprotéines qui ressemble mécaniquement à un matériau composite renforcé de fibre capable de modifier dynamiquement ses propriétés^{mécaniques 1}. La croissance des cellules végétales est entraînée par l’absorption d’eau dans la cellule, ce qui entraîne une accumulation concomitante de forces tensiles sur la paroi cellulaire. En réponse à ces forces, les modifications apportées à l’état physique de la paroi cellulaire permettent l’expansion cellulaire. Les cellules dont les parois primaires sont capables de subir une croissance rapide par rapport à la paroi cellulaire secondaire contenant des cellules principalement en raison de différences dans la composition chimique des polysaccharides à l’intérieur. Les cellules murales primaires sont composées de cellulose, d’hémicellulose et de pectine en plus des glycoprotéines, et manquent de lignine, un composant présent dans la paroi cellulaire^{secondaire 2}. La cellulose, un polymère de glucose relié par β-1,4 liaisons, est la composante principale des parois cellulaires. Il est organisé en structures fibrilles capables de résister aux fortes forces tensiles rencontrées lors de la croissance cellulaire³. En plus de résister aux forces tensiles, le renforcement mécanique le long d’une direction préférentielle entraîne une expansion entraînée par turgor le long d’un axe perpendiculaire à l’orientation nette du microfibrille cellulose. L’organisation des microfibrilles de cellulose est influencée par le cytosquelette cortical de microtubule, car ils guident le mouvement directionnel des complexes cellulose-synthétisant situés à la membrane^{plasmatique 4.} Par conséquent, la surveillance de l’organisation corticale des microtubules à l’aide d’une protéine ou d’une tubuline associée aux microtubules fusionnée avec une molécule fluorescente sert de substitut à l’observation des modèles de cellulose dans les cellules végétales.

Le modelage du cytosquelette cortical de microtubule est sous le contrôle des forces mécaniques dérivées de la morphologie cellulaire et tissulaire. L’organisation corticale de microtubule n’a aucune organisation préférentielle au fil du temps dans les cellules situées à l’apex du SAM, tandis que les cellules dans la périphérie et la frontière entre le SAM et l’organe émergent ont un tableau supracellulaire stable et fortement organisé des microtubules^{corticals 5.} Plusieurs approches ont été développées pour perturbant physiquement l’état mécanique des cellules. Les changements au statut osmotique, aussi bien que le traitement avec les composés pharmacologiques et enzymatiques qui influencent la rigidité de la paroi cellulaire peuvent avoir comme conséquence des changements suivants dans les forces tensiles éprouvées par^{la cellule 6,7.} L’utilisation d’engins qui permettent l’augmentation progressive des forces compressives éprouvées par les tissus est une autre alternative⁸. Il a également été démontré que l’application de forces centrifuges influence les forces mécaniques sans aucun contact physique avec les^{cellules 9}. Cependant, les moyens les plus largement utilisés de changer les forces directionnelles dans un groupe de cellules profitent du fait que toutes les cellules épidermiques sont sous tension et l’ablation physique des cellules éliminera la pression turgor localement ainsi que perturber l’adhérence cellule à cellule, modifiant ainsi les forces tensiles rencontrées par les cellules voisines. Ceci est effectué soit en ciblant un laser ultraviolet pulsé de grande puissance ou au moyen d’une aiguille fine.

Ici nous élaborons sur le processus de formation image et évaluant le comportement cortical de microtubule pour la perturbation mécanique au SAM.