La paroi des végétaux terrestres est une structure complexe qui entoure les cellules et joue de nombreux rôles dans le développement de la plante. Les polysaccharides sont les principaux constituants des parois ; ces macromolécules formées d’un enchaînement de sucres sont d’un intérêt certain puisqu’elles permettent la séquestration d’environ 50 milliards de tonnes de carbone chaque année. Une solide connaissance de la structure et des propriétés physico-chimiques des polysaccharides est indispensable, à la fois pour comprendre dans quel but les plantes dépensent tant d’énergie pour construire différentes architectures pariétales, et pour explorer les multiples possibilités d’applications des parois et des polysaccharides qui peuvent en être extraits (Illustration, M.-C. Ralet).

Au cours du développement des graines de certaines espèces, les cellules de la couche la plus externe accumulent des polysaccharides. Lorsque ces graines sont imbibées d’eau, les polysaccharides se déploient et sont « expulsés » … la graine se retrouve encapsulée dans un mucilage visqueux et collant. Chez la plante modèle Arabidopsis, ce mucilage est principalement constitué d’un type de polysaccharides particuliers, les pectines. Le mucilage est abondant et facile à extraire et sa présence n’est pas indispensable à la survie de la plante, ce qui en fait un excellent outil pour étudier les enzymes impliquées dans la synthèse des pectines.

Dans le cadre des travaux de thèse de Yuki Aoi financés par la Région Pays de la Loire, six enzymes ont été étudiées afin de comprendre la façon dont elles contribuent collectivement à la synthèse des pectines et à la structuration du mucilage en deux couches, l'une parfaitement soluble et l'autre adhérant fortement à la surface de la graine. Des simples, doubles et triples mutants ont été générés, notamment par l’approche d’édition de gènes CRISPR-Cas9. Les caractéristiques du mucilage de l’ensemble de ces mutants ont été étudiées sous différents angles : combien de macromolécules sont synthétisées ? quelle est leur taille ? sont-elles aptes à adhérer à la surface de la graine ? Cela nous a permis d’avancer dans la compréhension des interactions complexes qui existent entre ces différentes enzymes pour permettre la construction de macromolécules pleinement fonctionnelles.