Méristèmes apicaux et formation de motifs
En tant que source de toutes les nouvelles cellules de la plante en croissance, le méristème joue un rôle important dans la formation de nouveaux organes et dans le placement correct de ces organes dans le corps de la plante. Le processus par lequel cette organisation se produit est appelé formation de motifs et, chez les plantes, il est dirigé par le méristème. Pour accomplir cette tâche, les cellules méristématiques doivent être capables d’interpréter leur position dans la plante et d’établir un certain destin.
Par exemple, pendant le développement d’une nouvelle feuille, les cellules en division du méristème doivent se différencier en plusieurs types fonctionnels différents de cellules épidermiques et de cellules du parenchyme. Cependant, elles n’ont pas besoin de se différencier en cellules reproductrices comme celles que l’on trouve dans une fleur. Comment se fait-il que les cellules méristématiques « savent » ce qu’elles doivent devenir ? Les cellules du méristème apical, qui se divisent activement, utilisent des indices de position, tels que les hormones et les interactions entre cellules, comme guides pendant la différenciation. De plus, ces indices de position entraînent l’activation de certains gènes et l’inactivation d’autres gènes dans un ensemble de cellules, initiant ainsi leur modèle de différenciation spécifique basé sur leur emplacement spatial dans la plante. Les gènes spécifiques qui sont initialement activés dans les cellules du méristème au cours de ce processus sont appelés gènes homéotiques. Ces gènes codent pour une famille de facteurs de transcription qui, une fois activés, vont déterminer le destin d’une cellule en activant et en désactivant toute une série d’autres gènes.
Un mécanisme d’expression différentielle des gènes (l’activation et l’inactivation des gènes pendant la différenciation et le développement des organes) est la liaison des hormones végétales à la surface de la cellule en développement. Il a été démontré que des hormones telles que les cytokinines affectent la transcription et la traduction de l’acide ribonucléique (ARN) . On pense que la présence de cytokinines et d’une autre classe d’hormones, appelées auxines, est importante pour le bon développement des racines et des pousses. En laboratoire, si l’on cultive un ensemble de cellules de méristème indifférenciées, elles ne se développeront pas en un embryon de plante à moins d’être stimulées par de l’auxine et de la cytokinine. Un rapport cytokinine/auxine élevé stimulera les cellules méristématiques à développer des tiges, des feuilles et des boutons floraux. D’autre part, un rapport auxine/cytokinine élevé stimulera les cellules méristématiques à développer des racines.