Croissance et forme de l'hyphe modelées par une instabilité

Growth and form of hyphae driven by an instability

Biophysique, 49 rue Joliot Curie, 13397 Marseille Cedex 13, France.

Résumé

Nous proposons une théorie de la croissance et de la forme de l'hyphe en analogie avec la croissance dendritique, les ingrédients de base de l'organisation de la pointe de l'hyphe étant des vésicules utilisées pour la croissance ainsi que des pompes à proton à l'origine du potentiel de membrane. La croissance uniforme peut être instable, favorisant la formation d'agrégats de vésicules distants d'une distance caractéristique essentiellement déterminée par la dépendance du courant de proton avec le pH interne et le potentiel de membrane, le courant ionique entrant aux lieux les plus dépolarisés de la membrane où se trouvent justement les agrégats. Ce modèle s'adapte très bien à celui de la courbe hyphoïde [9] puisqu'il permet de proposer une organisation de la pointe de l'hyphe couplant le courant de protons et le mouvement des vésicules. On peut ainsi déterminer le taux d'agrégation par unité de temps du Spitzenkörper N en fonction du courant de symport et donc de la concentration externe de substance co-transportée, ainsi qu'une échelle de longueur que l'on peut associer à la longueur de boucle de courant. Ces premiers résultats sont en bon accord avec les résultats expérimentaux existants suggérant que le couplage entre les vésicules et les canaux ioniques est un mécanisme essentiel de la morphogenèse de ces organismes.

Abstract

We propose a theory of growth and form of hyphae in analogy with dendritic growth, the basic ingredients for the organization of the hyphal tip being the vesicles used for the growth and the proton pumps at the origin of membrane potential. The uniform growth may be unstable, favoring the formation of vesicle clusters separated with a characteristic distance essentially determined by the dependance of the proton current with the internal pH and the membrane potential, the ionic current entering the more depolarized sites of the membrane where the aggregates form. This model is well adapted to the hyphoïd curve model [9], since it allows to propose an organization of the hyphal tip coupling proton currents and vesicle motions. One can determine the aggregation rate of a Spitzenkörper N as a function of the symport current and thus the external concentration of the co-transported substance, as well as a length scale which can be associated to the current loop size. These first results are in good agreement with experimental results, suggesting that the coupling between vesicles and ionic channels is an essential mechanism of the morphogenesis of these organisms.