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Formation des cellules souches dans les méristèmes nouvellement formés par les plantes

Fait marquant IJPB du département "Biologie et amélioration des plantes" INRAE, publication de l'équipe "Facteurs de Transcription et Architecture"

L’architecture des plantes est un caractère plastique contribuant à l’adaptation des plantes à leur milieu et un trait agronomique majeur. La ramification résulte de la croissance de méristèmes axillaires et elle est un paramètre important de l’architecture. Outre de nouvelles branches, les méristèmes axillaires peuvent également donner naissance à des inflorescences ou des fleurs. La mise en place d’une nouvelle population de cellules souches dans ces méristèmes axillaires est indispensable à leur activité. Ainsi, comprendre la formation de nouveaux méristèmes et de leurs cellules souches présente un intérêt à la fois fondamental et agronomique. Les récents travaux réalisés dans l’équipe "Facteurs de Transcription et Architecture" FTA mettent en évidence une nouvelle étape clé dans le processus de formation des méristèmes.

La formation d’un méristème axillaire passe par une phase d’initiation puis une phase de structuration où il acquiert son organisation caractéristique et ses cellules souches
1. Les travaux réalisés par Nicolas et al.2 montrent que si l’activité des gènes CUP-SHAPED COTYLEDON (CUC) est indispensable pour les phases précoces d’initiation des méristèmes, elle doit ensuite être réprimée par les facteurs NGATHA-like pour permettre le passage à la seconde phase au cours de laquelle les cellules souches se forment. La mutation de facteurs NGATHA-like affecte aussi la mise en place des cellules souches dans les méristèmes axillaires modifiés que sont les fleurs mais pas celles du méristème formé dans la graine3. Ces résultats suggérant que d’autres régulateurs interviennent durant ce premier stade de la morphogenèse des plantes.  

Ce travail ouvre la voie à une étude plus poussée au niveau moléculaires des interactions entre les réseaux de gènes contrôlant l’initiation des méristèmes et leur structuration. En particulier, l’interaction possible entre les gènes facteurs de transcription CUC et les régulateurs des cellules souches WUSCHEL et CLAVATA mériterait d’être étudiée.
En parallèle, la généricité du mécanisme révélé ici pourrait être testée en étudiant la mise en place des méristèmes chez d’autres espèces. Enfin, l’implication du mécanisme mis en évidence dans cette étude dans la variation de l’architecture des plantes en réponse à des signaux environnementaux pourrait être analysée.

L’ensemble de cette étude a été valorisé par 3 publications :
> une revue discutant des spécificités des réseaux régulateurs lors de la formation des méristèmes par rapport aux méristèmes établis 1
> une publication centrale révélant le rôle de l’interaction entre les gènes NGAL et CUC durant la formation des méristèmes axillaires et floraux 2
> et une publication complémentaire montrant que cette interaction n’intervient pas durant la formation des méristèmes dans la graine 3

Publications associées :
1 Nicolas A, Laufs P. Meristem Initiation and de novo Stem Cell Formation. Front Plant Sci. (2022)13. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.891228
2 Nicolas A, Maugarny-Calès A, Adroher B, Chelysheva L, Li Y, Burguet J, et al. De novo stem cell establishment in meristems requires repression of organ boundary cell fate. The Plant Cell. (2022) 1–22. doi: https://doi.org/10.1093/plcell/koac269
3 Nicolas A, Laufs P. The NGATHA-like Genes DPA4 and SOD7 Are Not Required for Stem Cell Specification during Embryo Development in Arabidopsis thaliana. Int J Mol Sci. (2022) 23: 12007. doi: https://doi.org/10.3390/ijms231912007


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Formation des cellules souches dans les méristèmes nouvellement formés par les plantes
Volume 34, Issue 12, Décembre 2022
Coloration en bleue des cellules souches au sein d'un apex de la plante modèle Arabidopsis thaliana


Fait marquant IJPB
et département "Biologie et amélioration des plantes" BAP
Équipe "Facteurs de Transcription et Architecture" FTA