AUXINES: FONCTIONS, TYPES, EFFETS SUR LES PLANTES, APPLICATIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les auxines sont un groupe d'hormones végétales qui agissent comme régulateurs de la croissance et du développement des plantes. Sa fonction est liée aux facteurs qui stimulent la croissance des plantes, en particulier la division cellulaire et l'élongation.

Ces phytohormones se trouvent dans tout le règne végétal, des bactéries, algues et champignons aux plantes supérieures. Parmi les auxines naturelles, l'acide indoleacétique (IAA) est le plus courant et est dérivé de l'acide aminé L-tryptophane.

Croissance des plantes favorisée par les auxines Source: pixabay.com

La présence de régulateurs de croissance a été découverte au début du 20ème siècle par FW Went. Grâce à des tests sur des plants d'avoine, il a établi la possibilité de l'existence de substances régulatrices de croissance dans les plantes.

Bien qu'ils soient situés dans la plupart des tissus végétaux, la concentration la plus élevée est limitée aux tissus en croissance active. La synthèse de l'auxine se produit généralement dans les méristèmes apicaux, les feuilles tendres et les fruits en développement.

Les méristèmes apicaux de la tige sont les zones où l'IAA est synthétisé, se répartissant différentiellement à la base de la tige. Dans les feuilles, la quantité d'auxine dépend de l'âge du tissu, la concentration diminuant avec la maturité foliaire.

En tant que régulateurs de croissance, ils sont largement utilisés par les agriculteurs pour accélérer la croissance ou favoriser l'enracinement. Actuellement, il existe divers produits commerciaux avec des fonctions spécifiques en fonction des besoins physiologiques et morphologiques de chaque culture.

Structure

Les auxines sont composées d'un cycle indole dérivé du phénol et de cycles aromatiques à doubles liaisons conjuguées. En fait, ils ont une structure bicyclique constituée d'un pyrrole à 5 carbones et d'un benzène à 6 carbones.

Acide indolacétique (IAA) Source: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. C'est wird Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben)., via Wikimedia Commons

Le composé organique indole est une molécule aromatique à haut degré de volatilité. Cette caractéristique rend la concentration d'auxine dans les plantes dépendante des résidus qui se couplent au double anneau.

Fonction

Essentiellement, les auxines stimulent la division et l'élongation cellulaires, et par conséquent la croissance des tissus. En fait, ces phytohormones interviennent dans divers processus de développement des plantes, interagissant de nombreuses fois avec d'autres hormones.

• Ils induisent un allongement cellulaire en augmentant la plasticité de la paroi cellulaire.
• Ils provoquent la croissance de l'apex méristématique, des coléoptiles et de la tige.
• Ils limitent la croissance de la racine principale ou pivotante, stimulant la formation de racines secondaires et adventives.
• Ils favorisent la différenciation vasculaire.
• Ils motivent la domination apicale.
• Régulation du géotropisme: phototropisme, gravitropisme et thigmotropisme par la redistribution latérale des auxines.
• Ils retardent l'abscission des organes végétaux tels que les feuilles, les fleurs et les fruits.
• Ils motivent le développement des fleurs.
• Ils favorisent la régulation du développement des fruits.

Mécanisme d'action

Les auxines ont la propriété d'augmenter la plasticité de la paroi cellulaire pour initier le processus d'élongation. Lorsque la paroi cellulaire se ramollit, la cellule gonfle et se dilate en raison de la pression de turgescence.

Cotylédons. Source: pixabay.com

À cet égard, les cellules méristématiques absorbent de grandes quantités d'eau, ce qui affecte la croissance des tissus apicaux. Ce processus est déterminé par un phénomène appelé "croissance en milieu acide", qui explique l'activité des auxines.

Ce phénomène se produit lorsque les polysaccharides et pectines qui composent la paroi cellulaire se ramollissent en raison de l'acidification du milieu. La cellulose, l'hémicellulose et la pectine perdent leur rigidité ce qui facilite l'entrée de l'eau dans la cellule.

Le rôle des auxines dans ce processus est d'induire l'échange d'ions hydrogène (H ⁺) vers la paroi cellulaire. Les mécanismes qui interviennent dans ce processus sont l'activation des pompes H-ATPases et la synthèse de nouvelles H-ATPases.

• Activation des pompes H-ATPases: Les auxines sont directement impliquées dans le pompage des protons de l'enzyme, avec l'intervention de l'ATP.
• Synthèse de nouvelles H-ATPases: Les auxines ont la capacité de synthétiser des pompes à protons dans la paroi cellulaire, favorisant l'ARNm qui agit sur le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi pour augmenter l'activité protonante dans la paroi cellulaire.

À mesure que les ions hydrogène (H ⁺) augmentent, la paroi cellulaire devient acide, activant les protéines «expansines» impliquées dans la croissance cellulaire. Les expansines fonctionnent efficacement dans des plages de pH comprises entre 4,5 et 5,5.

En effet, les polysaccharides et les microfibrilles de cellulose perdent leur rigidité grâce à la rupture des liaisons hydrogène qui les fusionnent. En conséquence, la cellule absorbe l'eau et se dilate en taille, manifestant le phénomène de "croissance en milieu acide".

Les types

• IAA ou acide indoleacétique: phytohormone d'origine naturelle, c'est l'hormone qui se trouve en plus grande quantité dans les tissus végétaux. Il est synthétisé au niveau des tissus jeunes, dans les feuilles, les méristèmes et les bourgeons terminaux.
• IBA ou acide indole butyrique: phytohormone naturelle à large spectre. Il contribue au développement des racines des légumes et des plantes ornementales, de même que son utilisation permet d'obtenir des fruits plus gros.
• ANA ou acide naphtalénacétique: phytohormone d'origine synthétique largement utilisée en agriculture. Il est utilisé pour induire la croissance des racines adventives dans les boutures, réduire la chute des fruits et stimuler la floraison.
• 2,4-D ou acide dichlorophénoxyacétique: produit d'origine hormonale synthétique utilisé comme herbicide systémique. Il est principalement utilisé pour lutter contre les mauvaises herbes à feuilles larges.
• Acide 2,4,5-T ou 2, 4, 5 trichlorophénoxyacétique: phytohormone d'origine synthétique utilisée comme pesticide. Actuellement, son utilisation est limitée en raison de ses effets mortels sur l'environnement, les plantes, les animaux et l'homme.

Effets sur les plantes

Les auxines induisent différents changements morphologiques et physiologiques, principalement un allongement cellulaire qui favorise l'élongation des tiges et des racines. De même, il intervient dans la dominance apicale, le tropisme, l'abscission et la sénescence des feuilles et des fleurs, le développement des fruits et la différenciation cellulaire.

Allongement cellulaire

Les plantes poussent à travers deux processus successifs, la division cellulaire et l'allongement. La division cellulaire permet l'augmentation du nombre de cellules et, grâce à l'élongation cellulaire, la plante grossit.

Allongement cellulaire. Source: pixabay.com

Les auxines sont impliquées dans l'acidification de la paroi cellulaire par l'activation des ATPases. De cette manière, l'absorption d'eau et de solutés est augmentée, les expansines sont activées et l'allongement cellulaire se produit.

Dominance apicale

La dominance apicale est le phénomène de corrélation dans lequel le bourgeon principal se développe au détriment des bourgeons latéraux. L'activité des auxines sur la croissance apicale doit être accompagnée de la présence de la cytokine phytohormone.

En effet, dans l'apex végétatif se produit la synthèse d'auxines qui attirent par la suite les cytokines synthétisées dans les racines vers l'apex. Lorsque la concentration optimale d'auxine / cytokine est atteinte, la division et la différenciation cellulaires se produisent, puis l'élongation du méristème apical

Effets physiologiques

Tropisme

Le tropisme est la croissance directionnelle des tiges, des branches et des racines en réponse à un stimulus de l'environnement. En fait, ces stimuli sont liés à la lumière, à la gravité, à l'humidité, au vent, à un contact extérieur ou à une réponse chimique.

Le phototropisme est modéré par les auxines, car la lumière inhibe leur synthèse au niveau cellulaire. De cette façon, le côté ombré de la tige se développe davantage et la zone éclairée limite sa croissance en se courbant vers la lumière.

Abscision et sénescence

L'abscission est la chute des feuilles, des fleurs et des fruits due à des facteurs externes, provoquant la sénescence des organes. Ce processus est accéléré par l'accumulation d'éthylène entre la tige et le pétiole, formant une zone d'abscission qui induit le détachement.

Le mouvement continu des auxines empêche l'abscission des organes, retardant la chute des feuilles, des fleurs et des fruits immatures. Son effet vise à contrôler l'action de l'éthylène, qui est le principal promoteur de la zone d'abscission.

Développement des fruits

Les auxines sont synthétisées dans le pollen, l'endosperme et dans l'embryon des graines. Après la pollinisation, la formation de l'ovule et la nouaison subséquente se produisent, où les auxines interviennent en tant qu'élément promoteur.

Fruits de tomate. Source: pixabay.com

Au cours du développement du fruit, l'endosperme fournit les auxines nécessaires au premier stade de croissance. Par la suite, l'embryon fournit les auxines nécessaires aux stades ultérieurs de la croissance des fruits.

Division cellulaire et différenciation

Des preuves scientifiques ont prouvé que les auxines régulent la division cellulaire dans le cambium où se produit la différenciation des tissus vasculaires.

En effet, des tests montrent que plus la quantité d'auxine (IAA) est élevée, plus le tissu conducteur est formé, en particulier le xylème.

Applications

Au niveau commercial, les auxines sont utilisées comme régulateurs de croissance, à la fois sur le terrain et dans les tests biotechnologiques. Utilisés en faibles concentrations, ils modifient le développement normal des plantes, augmentant la productivité, la qualité de la récolte et la récolte.

Application des auxines. Source: pixabay.com

Les applications contrôlées lors de l'établissement d'une culture favorisent la croissance cellulaire et la prolifération des racines principales et adventices. De plus, ils favorisent la floraison et le développement des fruits, empêchant la chute des feuilles, des fleurs et des fruits.

Au niveau expérimental, les auxines sont utilisées pour produire des fruits en graines, pour maintenir les fruits jusqu'à maturité ou comme herbicides. Au niveau biomédical, ils ont été utilisés dans la reprogrammation de cellules somatiques en cellules souches.

Références

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