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La synthèse de la cellulose, une nanomachine complexe

La synthèse de la cellulose, constituant majeur des végétaux, se déroule à un stade très précoce de la division cellulaire. Elle mobilise un complexe enzymatique au sein duquel les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon ont identifié une nouvelle endo-beta1,4 glucanase.

biotechnologies-vegetales_arabidopsis-thaliana. © INRA
Mis à jour le 18/06/2015
Publié le 16/06/2015
Mots-clés : paroi - CELLULOSE

Les cellules végétales peuvent adopter une grande variété de tailles et de formes. La forme est déterminée par l’architecture de la paroi qui est un nanocomposite de microfibrilles de cellulose enrobées d’une matrice compressible. L’orientation des microfibrilles de cellulose ainsi que leur interaction avec les différents composés de la matrice sont primordiales pour contrôler la croissance des cellules. Les propriétés des microfibrilles de cellulose influencent également la qualité des fibres textiles, du papier ou du bois, la texture et la digestibilité des produits de l’alimentation humaine et animale et aussi leur capacité à être hydrolysé pour la production des biocarburants d’origine ligno-cellulosique et la chimie verte.

Au cœur de la synthèse de la cellulose chez les plantes supérieures, les endo-beta-1,4-D-glucanases (EGases) sont essentielles mais leur rôle dans ce processus n'est pas encore élucidé.

De nouveaux acteurs de la synthèse de la cellulose

En mobilisant les techniques les plus récentes de la biologie moléculaire, les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et leurs collègues ont montré qu’une EGAse est capable d’interagir avec les enzymes qui synthétisent la cellulose (cellulose synthase, CESA). En l’absence de cette EGAse, l’activité des CESA est réduite.

Une synthèse qui se produit à un stade précoce

Ils ont également mis en évidence que la synthèse de cellulose a lieu à un stade précoce de la division cellulaire, au cours la formation de la nouvelle paroi cellulaire, au stade dit vésiculo- tubulaire, de façon à renforcer la nouvelle structure pariétale qui est synthétisée entre deux cellules sœurs.

Globalement ces résultats contribuent à mieux comprendre la synthèse et la régulation de la biosynthèse de la cellulose en lien avec le dépôt des autres composés de la matrice. Ils constituent une avancée significative pour agir à terme sur la quantité et la qualité de la cellulose in vivo.

Ce travail est l'un des faits marquants de l'Inra Versailles-Grignon au titre de l'année 2014.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

En savoir plus

Vain T. et al. 2014. The cellulose KORRIGAN is part of the Cellulose Synthase Complex. Plant Physiol. 165: 1521.

Miart F. et al. 2014. Spatio-temporal analysis of cellulose synthesis during cell plate formation in Arabidopsis. Plant J. 77: 71.

Lei L. et al. 2014. The jiaoyao1 mutant is an allele of korrigan1 that abolishes endoglucanase activity and affects the organization of both cellulose microfibrils and microtubules in Arabidopsis. Plant Cell 26: 2601.

Mansoori N. et al. 2014. KORRIGAN1 interacts specifically with integral components of the cellulose synthase machinery. PLoS ONE 9(11): e112387. doi:10.1371/journal.pone.0112387

Gonneau M. et al. 2014. Catalytic subunit stoichiometry within the cellulose synthase complex. Plant Physiol. October 2014, doi: http:/​/​dx.​doi.​org/​10.​1104/​pp.​114.​250159