Les cellules souches végétales jouent un rôle crucial pour l’approvisionnement alimentaire mondial, l’alimentation animale et la production de carburant, formant la base de la croissance des plantes. Jusqu’à récemment, de nombreux gènes clés régulant leur fonction restaient mal compris. Cependant, les biologistes végétaux du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) ont réalisé une percée majeure, ouvrant de nouvelles perspectives pour la recherche.

Les biologistes végétaux du CSHL ont réussi, pour la première fois, à localiser deux régulateurs connus de cellules souches dans des milliers de cellules de tige de maïs et d’arabidopsis. De plus, l’étude a identifié de nouveaux régulateurs de cellules souches dans ces deux espèces et établi un lien entre certains de ces régulateurs et les variations de taille du maïs. Cette méthode de récupération de cellules souches rares pourrait être appliquée à l’ensemble du règne végétal. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Developmental Cell.

Le professeur David Jackson du CSHL a déclaré qu’idéalement, maîtriser la production de cellules souches permettrait de mieux régénérer les plantes, d’approfondir la compréhension de leur diversité et de développer des cultures plus résilientes ou à plus haut rendement. Cependant, la liste complète des gènes régulateurs nécessaires à cet objectif n’est pas encore établie.

Dans cette étude, Jackson et son équipe se sont concentrés sur deux régulateurs de cellules souches bien connus, CLAVATA3 et WUSCHEL. Xiaosa Xu, ancienne doctorante du laboratoire de Jackson, a minutieusement disséqué des bourgeons de maïs et d’arabidopsis contenant des cellules souches. L’équipe a utilisé une machine de microfluidique pour isoler chaque cellule, convertir l’ARN en ADN et le marquer pour en identifier l’origine, un processus appelé séquençage d’ARN unicellulaire. Cette technique a permis d’observer simultanément l’expression génique dans des milliers de cellules, et les données produites sont accessibles à l’ensemble de la communauté scientifique, évitant ainsi des expériences redondantes.

Grâce au séquençage d’ARN unicellulaire, l’équipe a récupéré environ 5 000 cellules exprimant CLAVATA3 et 1 000 exprimant WUSCHEL, identifiant des centaines de gènes exprimés préférentiellement dans les cellules souches de maïs et d’arabidopsis, potentiellement significatifs sur le plan évolutif pour de nombreuses espèces végétales. De plus, l’équipe a lié certains régulateurs de cellules souches à la productivité du maïs, ce qui pourrait aider les sélectionneurs à choisir des variétés spécifiques pour la production alimentaire, l’alimentation animale ou les carburants.

Jackson a souligné que ces connaissances fondamentales guideront la recherche au cours de la prochaine décennie, bénéficiant non seulement aux biologistes du développement, mais aussi aux physiologistes étudiant la croissance des épis de maïs et aux sélectionneurs cherchant à augmenter les rendements.