Rôle Central du Carbone dans les Réponses Adaptatives des Plantes aux Stress Azoté et Hydrique : une Approche de Biologie Intégrative – CASAH-BI

Ce projet implique 3 jeunes chercheurs de 2 unités distinctes (L Lejay et P Nacry, BPMP & B Muller, LEPSE), mais réunis dans un même institut (Institut de Biologie Intégrative des Plantes). Son objectif scientifique est de déterminer comment le statut carboné de la plante conditionne sa capacité à réagir à deux contraintes environnementales majeures : la carence en azote et le stress hydrique. Trois types de réponses adaptatives, qui tendent à améliorer le prélèvement d'azote et d'eau sont étudiées : les modifications de croissance foliaire, de croissance racinaire ainsi que l'expression de systèmes d'absorption racinaire de nitrate. Bien que des signalisations spécifiques des statuts azoté et hydrique de la plante soient probablement impliquées, les participants du projet ont démontré, jusqu'à présent de manière indépendante, que les métabolites carbonés jouent également un rôle central dans le contrôle de ces 3 types de réponses. Le but du projet est de développer une approche à la fois plus concertée et plus ambitieuse pour caractériser les mécanismes de ce contrôle exercé par le carbone, en comprendre l'importance fonctionnelle vis à vis de l'adaptation aux contraintes hydrique et azotée, et initier une démarche de modélisation des interactions entre les réponses à ces contraintes impliquant le statut carboné de la plante. L'approche proposée utilise l'espèce modèle Arabidopsis thaliana, et combine les outils de l'écophysiologie (caractérisation physique du milieu et de la plante), de la biologie quantitative à haut débit (analyse de croissance et d'architecture, QPCR, analyse à large spectre de métabolites et d'activités enzymatiques, transcriptome) et de la génétique (mutants, transformants). Le programme de travail se décline en deux parties : - une partie commune, qui vise à analyser de manière quantitative les réponses adaptatives des plantes au déficit hydrique et/ou azoté en fonction de niveaux contrastés de statuts carbonés. Des mesures à large spectre de métabolites et d'activités enzymatiques permettront de préciser la notion de statut carboné ainsi que sa perception par la plante. Ces résultats seront validés par une gamme de mutants ou de transformants choisis selon les hypothèses retenues. Une analyse transcriptomique sera également conduite dans certaines de ces conditions. - des parties distinctes, menées par chacun des trois chercheurs, qui impliqueront néanmoins le partage de questions et d'outils, et bénéficieront également des résultats issus de la partie commune. Ces parties seront essentiellement tournées vers : (i) la caractérisation des mécanismes de la régulation des transporteurs membranaires de nitrate par les sucres (L Lejay), (ii) le rôle de certains de ces transporteurs dans la réponse architecturale du système racinaire à la carence en azote (P Nacry) et (iii) l'analyse intégrée de la variabilité génétique des réponses de la croissance au déficit hydrique (B Muller).