L'absence d'eau disponible dans le sol empêche la production de racines secondaires via une inhibition du transport de l'auxine par l'acide abscissique

 Thèmes : nutrition des plantes, développement/croissance des végétaux, hormones végétales, sol

Les plantes ont une vie fixée et doivent s'adapter au mieux à leur habitat "définitif". Une exploration optimale du sol par les racines est cruciale pour extraire eau et sels minéraux en quantités suffisantes pour la croissance. L'appareil racinaire est issu de l'activité du méristème apical racinaire mais des racines secondaires (ou latérales) peuvent se former à partir de la dédifférenciation des cellules du péricycle sous le contrôle de l'auxine. 

Or la distribution de l'eau peut être assez hétérogène dans le sol. Il est connu depuis longtemps que lorsqu'une racine principale traverse une zone du sol pauvre en eau, elle inhibe la production de racines secondaires tant que sa croissance ne la mène pas vers une zone plus riche en eau.

Exemple d'inhibition de la production de racines secondaires lors de la traversée d'une zone pauvre en eau (ici un macropore dans le sol rempli d'air). D'après https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982218310042

Dans un article publié dans Science mi-novembre 2022, des chercheurs anglais ont montré que cette inhibition se faisait sous l'influence de l'acide abscissique qui est produit en cas de stress hydrique. En effet, lorsqu'on empêche la production d'acide abscissique, des racines secondaires se forment tout de même lors de la traversée d'une zone sèche. Pour mieux comprendre les mécanismes de cette régulation, les chercheurs ont développé un système de croissance racinaire in vitro où ils pouvaient contrôler tous les paramètres externes aux racines et ont utilisé un système de détection par fluorescence de la présence d'acide abscissique dans la plante (ABACUS2).

Ce dispositif expérimental a montré que l'acide abscissique est transporté de manière centrifuge dans la racine, de la zone centrale vasculaire vers la périphérie, quand elle traverse une zone sèche. Cela a pour effet d'empêcher l'auxine d'être transportée dans le péricycle et ainsi les racines secondaires ne peuvent être induites. Dans une zone humide, l'acide abscissique est entraîné par l'eau qui rentre dans la racine vers les éléments vasculaires centraux et l'auxine n'est plus empêchée d'accéder aux cellules du péricycle et elle peut y induire des racines secondaires.

Mécanisme d'inhibition de la production de racines secondaires dans une zone sèche du sol. Le flux d'eau centrifuge entraîne l'acide abscissique en périphérie de la racine où elle provoque la fermeture des plasmodesmes, empêchant l'auxine d'atteindre le péricycle où elle induit d'habitude la formation de racines secondaires. Source : https://www.nature.com/articles/d41586-022-04171-9

Comment l'acide abscissique périphérique empêche l'auxine d'accéder aux cellules du péricycle ? Elle augmente la production de callose qui bouche les plasmodesmes entre les cellules qui sont nécessaires au passage de l'auxine (le transport d'auxine par les parois n'est pas suffisant dans ce cas). 

En conclusion, cet article nous apporte un nouveau mécanisme reliant le développement des plantes aux conditions de l'environnement via l'antagonisme entre deux hormones végétales : un air connu !

POUR ALLER PLUS LOIN : Comment l'auxine induit la formation de racines secondaires ?