Totipotence cellulaire

Une plante grandit en augmentant sa population cellulaire tandis que les cellules spécialisent leurs fonctions. L'augmentation de la population cellulaire se fait par division cellulaire (également appelée mitose). Avant qu'une cellule mère ne se divise en deux cellules filles, elle fait d'abord une copie exacte de son génome. En conséquence, les deux cellules filles ont généralement exactement la même constitution génétique que leur cellule mère. Par conséquent, chaque cellule vivante d'une plante doit contenir tous les gènes de la plante et a donc la capacité de repousser à une plante complète. C'est ce qu'on appelle la totipotence cellulaire.

Le processus de spécialisation des fonctions des cellules est appelé différenciation cellulaire. Elle s'accompagne d'une morphogenèse, le changement de la morphologie des cellules. La différenciation se fait en activant certains gènes et en désactivant d'autres à un moment donné. Par conséquent, pour qu'une cellule hautement différenciée se développe en une plante complète, le processus de différenciation doit être inversé (appelé dédifférenciation) et répété à nouveau (appelé redifférenciation). Théoriquement, toutes les cellules vivantes peuvent revenir à un statut indifférencié grâce à ce processus. Cependant, plus une cellule a été différenciée, plus il sera difficile d'induire sa dédifférenciation. Pratiquement, plus une cellule est jeune ou moins différenciée, plus il est facile de la cultiver en une plante entière. La facilité de remplir la totipotence cellulaire varie également tissu par tissu, génotype par génotype et espèce par espèce. La dépendance au génotype est souvent le goulot d'étranglement dans la culture de tissus végétaux et aussi dans le génie génétique végétal.

La totipotence cellulaire est la capacité inhérente d'une cellule végétale à donner naissance à une plante entière, une capacité qui est conservée même après qu'une cellule a subi une différenciation finale dans le corps de la plante. Pour qu'une cellule différenciée exprime sa totipotence, elle subit d'abord une "dédifférenciation" suivie d'une "redifférenciation". La plupart du temps, la « dédifférenciation » implique l'embryonisation des cellules conduisant à la formation de cals. Cependant, les explants embryonnaires présentent souvent une différenciation des racines, des pousses ou des embryons sans phase de cal intermédiaire. Les techniques de culture tissulaire offrent une excellente opportunité d'étudier les facteurs qui provoquent la totipotentialité des cellules et permettent l'investigation des facteurs contrôlant la différenciation cytologique et histologique. Deux substances qui ont un effet profond sur la différenciation des tissus vasculaires sont l'auxine et le saccharose. Ils affectent la différenciation vasculaire qualitativement aussi bien que quantitativement. Le chapitre traite également de certains aspects de la différenciation des pousses et des bourgeons in vitro.