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Influence de l'auxine sur la croissance cellulaire

Objectif : L'auxine (du grec auxesis, « croissance ») fut historiquement la première hormone végétale identifiée.
La croissance cellulaire nécessite l'intervention de deux processus concomitants, la pression de turgescence et l'accroissement de la paroi entourant la membrane cellulaire. Toutes les cellules d'une plante ne sont pas en croissance en même temps. Celles qui s'allongent ont reçu un signal spécifique.
Quelles sont les propriétés essentielles de l'auxine, ce signal qui déclenche la croissance cellulaire ?
1. L'auxine, un signal chimique
Des expériences historiques ont permis d'identifier l'auxine et son importance dans la croissance cellulaire.
a. La nature chimique de l'auxine
L'auxine peut être dosée à différents niveaux de la plante. Il s'agit d'une petite molécule acide, soluble dans la phase aqueuse de la plante (partie hydrophile). Elle est dérivée de l'acide aminé tryptophane.
b. Les propriétés physiologiques de l'auxine
L'auxine est produite dans certaines parties du végétal, notamment dans les extrémités des tiges (apex). Là, s'effectuent des divisions cellulaires nombreuses et rapides (méristèmes). Cette molécule se trouve aussi dans les feuilles.
Dans les coléoptiles de Graminées, le méristème se situe à la base, mais la synthèse d'auxine a lieu au sommet.

L'auxine est transportée dans le végétal. Elle agit à distance, parfois loin du lieu où elle a été synthétisée. Elle peut circuler du sommet de la tige jusqu'aux racines. L'auxine agit à faible concentration. Dans le végétal, elle est en faible quantité. Elle modifie la physiologie de certaines cellules, et favorise spécifiquement leur croissance, en agissant sur les propriétés de leur paroi. L'auxine joue donc un rôle de signal sur des cellule cible. Elle a les caractéristiques d'une hormone, comme celle que l'on trouve dans le monde animal.

Comme toute hormone, l'auxine est sans cesse synthétisée et dégradée. Elle a une durée de vie relativement courte. Les forts éclairements, notamment, détruisent rapidement l'auxine naturelle.

2. Mode d'action de l'auxine
a. L'auxine agit à une concentration optimale
Des expérimentations assistées par ordinateur (ExAO) effectuées avec un auxanomètre permettent d'enregistrer l'élongation de segments de tiges avec des doses variables d'auxine.

On constate qu'il existe une concentration d'auxine pour laquelle la croissance est optimale. En dessous ou au dessus de cette valeur, la croissance est plus faible.

Des expériences montrent comment la lumière modifie la répartition de l'auxine.

 

 

L'inégale répartition d'auxine dans le coléoptile est la cause de sa courbure. La fabrication de l'auxine se déroule dans l'apex des tiges, dans les méristèmes et les jeunes feuilles des bourgeons terminaux. Le transport de l'auxine est polarisé de l'apex vers la base de la plante en général. La vitesse de migration varie de 5 à 20 mm par heure.

L'auxine contrôle la croissance cellulaire en stimulant l'augmentation de taille des tissus, principalement due à l'élongation cellulaire. L'élongation a lieu pour des concentrations en auxine comprises entre
10-7 et 10-5 g.mL-1.

b. L'auxine agit en deux temps
L'auxine a une double action sur la stimulation de l'élongation cellulaire.

 

  • Une action à court terme sur la plasticité de la paroi : l'auxine abaisse le pH de la paroi, ce qui favorise le relâchement pariétal

 

  • Une action à plus long terme sur l'expression des gènes codant les protéines intervenant de façon spécifique dans l'élongation cellulaire. L'auxine stimule la synthèse d'ARN spécifiques, traduits ensuite en enzymes utiles pour la synthèse des composants pariétaux. On le prouve en montrant que cette deuxième phase est sensible à l'action d'inhibiteurs de la synthèse protéique.

 

 

L'essentiel

L'auxine est une hormone végétale qui agit sur la croissance cellulaire. Elle a une action rapide d'acidification de la paroi, qui entraîne un ramolissement. A plus long terme, elle favorise la synthèse de protéines.
Pour être considérée comme une hormone, une substance chimique doit remplir les conditions suivantes :
être synthétisée par la plante elle-même à partir de précurseurs (l'auxine est fabriquée à partir du tryptophane);
être active à très faible dose. Elle se distingue ainsi des substances nutritives. L'auxine est efficace dans des concentrations comprises entre 10-7 et 10-5 g.mL-1.
jouer un rôle de signal sur des cellules cibles, sensibles à son action et dont elle modifie le fonctionnement (seules certaines cellules grandissent en présence d'auxine).

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