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Définition : Que sont les cellules du méristème ?

Les cellules du méristème sont un groupe de cellules qui résident à l’extrémité des pousses et des racines des plantes. En tant que cellules indifférenciées (ou légèrement différenciées), elles sont considérées comme des cellules souches étant donné qu’elles sont à l’origine de nombreuses cellules qui vont ensuite se différencier/spécialiser rapidement et former diverses parties de la plante.

Bien que les cellules de méristème partagent un certain nombre de caractéristiques avec les cellules souches des animaux, l’une des principales différences entre les deux réside dans le fait que les cellules de méristème peuvent être restaurées et continuer à se diviser, ce qui permet à son tour une croissance indéterminée chez les plantes (tant que les ressources nécessaires sont disponibles).

Collectivement, les cellules du méristème constituent trois types de tissus méristématiques qui comprennent :

• Méristèmes apicaux
• Méristèmes latéraux
• Méristèmes basaux/intercalaires (présents chez certaines plantes)

* Le mot méristème vient du grec « Meristos » qui signifie divisible.

Types, caractéristiques et fonction

Les cellules du méristème sont classées en fonction de leur origine et de leur localisation dans la plante. Pour cette raison, il existe deux grandes classifications. Les différents types de ces cellules ont diverses caractéristiques et fonctions qui contribuent à la croissance et au développement de la plante.

Classification basée sur l’origine

Aussi appelées méristème primordial ou méristème procambrien, ce sont les cellules de méristème les plus précoces et les plus jeunes qui proviennent de l’embryon. En tant que telles, les cellules du promeristem forment les premiers tissus méristématiques dans les extrémités des racines et des pousses de la plante.

En plus d’être très peu nombreuses (étant donné qu’elles proviennent de l’embryon et se trouvent dans de très jeunes plantes), ces cellules sont indifférenciées. Cependant, elles finissent par subir une division cellulaire pour produire des cellules méristématiques primaires.

Méristème primaire

Les cellules méristématiques primaires naissent du promeristem et constituent la pointe apicale (présente à l’extrémité de la pousse) ainsi que le promeristem racinaire. Elles sont donc plus nombreuses, par rapport aux cellules promeristématiques et jouent un rôle important comme origine des tissus primaires (croissance primaire).

* Avec des cellules qui se divisent activement, le tissu du méristème primaire produit le cortex, l’épiderme, la moelle ainsi que les feuilles d’une plante.

Cellules du méristème secondaire

Ces cellules sont produites par les cellules méristématiques primaires qui sont situées dans les apex des pousses et les racines des plantes. Contrairement aux types de cellules précédents, les cellules méristématiques secondaires sont produites une fois que la plante a déjà commencé à se développer. Elles sont impliquées dans la production de tissus secondaires, y compris les faisceaux vasculaires (xylème et phloème).

* Un autre groupe de cellules connues sous le nom de cellules méristématiques tertiaires dans le méristème tertiaire ont été montrées pour se développer à partir de tissus parenchymatiques. Ces cellules résident dans le cortex et les tissus vasculaires des plantes.

* Chez les plantes, les cellules méristématiques primaires et secondaires contribuent à la croissance primaire et secondaire de la plante. Les cellules méristématiques apicales des racines et de la pousse contribuent à la croissance primaire qui se traduit par l’allongement de la plante tandis que le cambium vasculaire et le cambium liègeux qui composent les méristèmes latéraux contribuent à la croissance secondaire (rendant la plante plus large).

Classification basée sur leur Position/Location

Les cellules du méristème apical sont situées aux points de croissance de la plante. À ce titre, elles sont présentes au niveau de la pousse, des racines ainsi que des branches de la plante. À ces endroits, elles contribuent à la longueur de la plante.

Lors de la division, les cellules du méristème apical produisent de nouvelles cellules méristématiques qui résident dans l’extrémité de la pousse et les racines. Certaines de ces nouvelles cellules, cependant, se différencient pour produire des cellules spécialisées qui forment différents tissus de la plante.

Utilisant des interactions entre cellules ainsi que des hormones qui agissent comme des indices de position, les cellules du méristème apical sont non seulement capables de se spécialiser vers des fonctions spécifiques (formant ainsi des tissus spécifiques) mais aussi de s’installer dans certaines parties de la plante. Grâce aux indices positionnels, certains gènes sont activés ou inhibés régulant ainsi le modèle de différenciation.

Le méristème apical est divisé en (SAM) méristème apical des pousses (cellules situées à l’extrémité des branches et à l’extrémité de la plante) et le (RAM) méristème apical des racines où les cellules sont situées à l’extrémité de chaque racine.

Le méristème primaire est basal par rapport au méristème apical des pousses (SAM) et est composé de cellules considérées comme étant à leur stade embryonnaire.

Ces cellules méristématiques sont divisées en plusieurs parties :

Protoderme

La différenciation du protoderme est l’un des événements majeurs du développement de l’embryon. Ici, les cellules de la couche cellulaire du protoderme commencent à se différencier en suivant la polarité du méristème apical et avant que les méristèmes ne se forment aux extrémités opposées de l’embryon.

Cette différenciation aboutit à la production de cellules épidermiques et par conséquent de l’épiderme. Dans les racines, certaines des cellules s’allongent (allongement des parois cellulaires) et forment les poils racinaires. Bien que les cellules formées ici aient une paroi cellulaire mince, elles contiennent des substances cellulosiques et pectiques qui contribuent à protéger les cellules des racines.

En outre, les cellules du protoderme se différencient continuellement pour produire de nouvelles cellules épidermiques des racines qui garantissent que de nouveaux poils racinaires continuent à se former étant donné qu’ils ont une courte durée de vie (quelques jours).

Dans les racines, le protoderme joue un rôle important dans la formation des poils racinaires qui sont impliqués dans l’absorption des nutriments et de l’eau dans leur environnement. L’épiderme (qui est, pour la plupart, une couche monocellulaire) recouvre également tous les organes de la tige des plantes agissant ainsi comme une couche protectrice.

Méristème terrestre

Bien que les cellules du méristème terrestre soient un type de méristème primaire, comme c’est le cas des cellules du protoderme et des cellules du procambium primaire, elles sont ségréguées et donc mises à part des autres cellules. La division de ces cellules aboutit à la production du cortex, de la moelle ainsi que d’un certain nombre d’autres tissus connexes.

Les cellules du méristème souterrain contribuent donc à la croissance et au développement de la plante par la formation de parties telles que le cortex racinaire. L’endoderme, situé dans la couche interne du cortex aide à réguler l’accumulation de minéraux dans les racines et donc vers d’autres parties de la plante.

En tant qu’origine des systèmes de tissus terrestres, les cellules du méristème terrestre sont impliquées dans la production de trois principaux types de cellules qui comprennent :

Parenchyme – Bien qu’elles puissent prendre une variété de formes, la plupart des cellules du parenchyme sont de forme sphérique ou allongée. Elles peuvent également avoir deux parois cellulaires (une fine paroi primaire ainsi qu’une paroi secondaire) constituées d’une multicouche connue sous le nom de lignine.

Ces cellules jouent un certain nombre de rôles importants liés au métabolisme (par exemple, la respiration, la sécrétion et le stockage entre autres). Par exemple, alors que la moelle est le site de stockage de la plupart des plantes, le mésophylle des feuilles est le site de la photosynthèse.

* Les cellules du parenchyme sont également capables d’être reprogrammées pour former différents types de cellules en cas de besoin.

Collenchyme – Les cellules du collenchyme servent à fournir un support aux jeunes tiges et aux feuilles lorsqu’elles se différencient. Dans les jeunes tiges, on les trouve sous l’épiderme (comme les cellules externes du cortex).

En ce qui concerne la structure, les cellules du collenchyme sont allongées dont les parois sont constituées de cellulose et de pectine. L’épaississement observé à l’angle de leurs parois cellulaires contribue à leur fonction de soutien.

Sclérenchyme – Comme les cellules du collenchyme, les cellules qui composent le sclérenchyme servent également à assurer des fonctions de soutien. À ce titre, elles possèdent également une paroi cellulaire secondaire plus épaisse, constituée de lignine.

Elles comprennent des fibres qui sont des cellules allongées qui agissent comme des câbles de renforcement et des scléréides de formes variées qui existent soit sous forme de cellules solitaires, soit en grappes. Par rapport aux fibres, les scléréides ont des parois cellulaires plus épaisses qui aident à supporter le poids des organes végétaux.

* Les cellules du sclérenchyme meurent lorsqu’elles arrivent à maturité, ce qui leur fait perdre leur flexibilité. Par conséquent, elles ne peuvent pas fournir le support flexible observé dans les cellules du collenchyme.

Procambium

Le procambium est composé de cellules allongées qui sont caractérisées par un gros noyau, un cytoplasme dense et des proplastides. La différenciation de ces cellules aboutit à la production du tissu vasculaire de la plante (xylème et phloème primaires chez les plantes). Divers types de vaisseaux se développent à différents stades et remplissent différentes fonctions.

Ceux-ci comprennent :

Le protoxylème – Impliqué dans le transport de l’eau au fur et à mesure que les racines de la plante s’allongent. La présence d’anneaux annulaires dans le protoxylème assure également une fonction de soutien.

Métaxylème – Se trouve dans les parties allongées des racines et intervient dans l’échange d’eau et de minéraux.

Cellules du phloème – Situées entre les bras du protoxylème et forment le phloème. Elles sont impliquées dans le transport des matières alimentaires pendant la vie adulte de la plante.

Cellules méristématiques intercalaires

Les cellules du méristème intercalaire sont situées entre les segments des organes non méristématiques (par exemple, au-dessus des nœuds, à la base des jeunes feuilles, etc). Ces cellules seraient issues de cellules méristématiques primaires et tendent à perdre leur nature méristématique en devenant progressivement permanentes. Ces cellules sont présentes chez les plantes monocotylédones comme les graminées (bambou, etc).

Cellules méristématiques latérales

Ces cellules sont situées parallèlement aux côtés des organes (côté latéral/long de la tige) où elles contribuent à la circonférence/épaisseur de la plante. Les cellules qui composent le méristème latéral sont caractérisées par leur forme rectangulaire qui se développe le long d’un plan.

* Les tissus secondaires produits par les cellules du méristème latéral comprennent le cambium vasculaire et le cambium liège dans l’épiderme.

* Les cellules du cambium liège remplacent celles de l’épiderme dans la tige lorsque la plante arrive à maturité. Elles sont caractérisées par une forme rectangulaire, des vacuoles dans leur protoplasme ainsi que des tanins.

* Les cellules méristématiques qui ne se différencient pas en cellules adultes sont appelées cellules initiatrices/ initiales méristématiques.

Caractéristiques générales des cellules méristématiques

• Disposent d’une paroi cellulaire relativement mince et flexible (une paroi cellulaire mince) – Contrairement aux cellules permanentes et matures (cellules différenciées), la paroi cellulaire des cellules méristématiques est mince et flexible. Cela permet à la cellule de continuer à se diviser activement. Pour les cellules matures et différenciées, la paroi cellulaire rigide affecte la capacité à se diviser activement.
• Les plastiques de ces cellules sont au stade de proplastide
• Elles ont moins d’E.R par rapport aux autres cellules
• En ce qui concerne la forme, elles peuvent apparaître rectangulaires, ovales, sphériques ou polygonales
• Pas d’espace intercellulaire entre elles – Compactes
• Pas de vacuoles – Dans le cas où des vacuoles sont présentes, elles sont de petite taille
• Elles sont petites et contiennent un cytoplasme dense

Les cellules du méristème Vs. Cellules souches

Essentiellement, les cellules souches sont des cellules indifférenciées d’organismes multicellulaires qui donnent naissance à la fois au même type de cellules (comme elles-mêmes) ainsi qu’à d’autres types de cellules par différenciation.

Comme chez les animaux, les cellules souches des plantes sont situées dans des niches de cellules souches appelées méristèmes (protoméristème et méristème primaire). Ici, les cellules végétales considérées comme des cellules souches sont indifférenciées et situées aux extrémités mêmes de la plante.

Par rapport aux cellules souches chez les animaux, des études ont montré que les cellules souches du méristème peuvent être restaurées même dans les cas où elles ont été retirées. En cas de conditions favorables, cela permet à la plante de poursuivre sa croissance.

* Ici, il convient de noter que les tiges des plantes sont situées dans le tissu du méristème aux points de croissance de la plante.

Adaptations des cellules du méristème

– Les cellules du méristème peuvent être restaurées – L’une des adaptations les plus bénéfiques de est qu’elles peuvent être restaurées à plusieurs reprises. Selon des études, les cellules du méristème peuvent naître de cellules différenciées. Cela est rendu possible par le principe de rétroaction entre les cellules souches et les cellules qui se divisent activement, où une protéine synthétisée par les cellules souches aide à restaurer le méristème.

– Reprogrammation – Les types de cellules méristématiques peuvent être reprogrammés pour former différents types de cellules végétales. En particulier, il a été démontré que c’est le cas dans les lésions tissulaires. Ici, la reprogrammation permet de produire des types spécifiques de cellules pour réparer la blessure.

– Forme petite, polygonale ou sphérique – Cette caractéristique est importante étant donné qu’elle permet de serrer de près un grand nombre de cellules méristématiques.

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