– Senzo

Les plantes sont soumises aux chargements fluctuants du vent tout au long de leur vie. Lors des tempêtes, verses et casses produisent de fortes pertes dans les forêts et cultures. De plus les scénarii de changements climatiques prévoient une augmentation de la fréquence des tempêtes, ce qui pose la question de l?acclimatation possible des plantes. Cette acclimatation est liée à la perception par les plantes des déformations dues au vent, et à l?induction d?une réponse de croissance appelée thigmomorphogénèse. Cependant les mécanismes sous- jacents restent peu connus. En particulier, les conséquences mécaniques et biologiques de vibrations dues au vent ont été très peu étudiées. Chez les animaux, l?importance de la fréquence des vibrations et de la vitesse de déformation sur la croissance est clairement établie, notamment dans les os. Il a été de plus observé un processus lent mais majeur d?ajustement de la sensibilité mécanique suite à des sollicitations répétées, appelé accommodation. Dépendance en fréquence et accommodation semblent aussi exister chez les plantes, mais n?ont pas été étudiées systématiquement. De plus, au niveau cellulaire et moléculaire la réponse aux vibrations des mécanosensors (MS) et les bases de l?accommodation sont inconnues. Les fréquences auxquelles sont soumises les plantes du fait du vent peuvent être schématiquement découpées en deux domaines : i) des « hautes fréquences » de 0.5 à 10 Hz durant l?épisode venteux, et ii) de très basses fréquences liées aux alternances journalières et climatiques de la ventosité (typiquement 10-5-10-6 Hz). Les « hautes fréquences » ont une influence majeure sur la dynamique vibratoire et donc sur les déformations subies par les tissus mécanosensibles. Les très basses fréquences semblent être impliquées dans le processus d?accommodation. . Le projet Senzo vise à comprendre la mécanoperception par les plantes des vibrations induites par le vent et le processus d?accommodation, les deux étant couplés et conditionnant fortement l?acclimatation au vent. L?ambition de Senzo est de faire un saut qualitatif en mécanobiologie des plantes en mobilisant une collaboration interdisciplinaire intense entre mécaniciens spécialistes des vibrations, écophysiologistes et biomécaniciens des plantes, cytologistes, électrophysiologistes, physiologistes et biophysiciens moléculaires, dans un projet focalisé. La structure mécanique des plantes agit comme filtre et/ou amplificateur entre les chargements externes liés au vent et les régimes de déformations mécaniques des tissus mécanosensibles. De même la structure des cellules influence leur dynamique vibratoire. Aux plus petites échelles, des protéines et des gènes spécifiques doivent être impliqués. Deux candidats ressortent en particulier de la bibliographie et de nos résultats préliminaires : i) les canaux mecanosensibles MSLs, clonés récemment chez les plantes et dont les homologues bactériens présentent des temps de relaxation compatibles avec les fréquences entre 0.5 et10 Hz, ii) un facteur de transcription mécanosensible (ZFP2) dont l?expression semble changer en fonction des très basses fréquences et qui est donc une porte d?entrée probable dans les réseaux de transcription contrôlant l?accommodation. Toutefois, aucun phénotype de plante entière n?a été observé à ce jour pour ces deux familles de gènes, probablement du fait du manque de stimulation et de mesures pertinentes. Trois tâches sont proposées pour i) analyser les caractéristiques biologiques et mécaniques influençant la gamme de vibration qu?une plante peut percevoir, ii) analyser les réponses cellulaires et sub-cellulaires des MSL aux vibrations, iii) étudier le réseau de gènes impliqué dans l?accommodation. Ces tâches sont interdisciplinaires et impliquent expériences et modélisation. Sur la base des informations recueillies, une dernière tâche cherchera à déterminer quantitativement l?influence du niveau d?expression des MSL et de ZFP2 dans le phénotype de mutants ou de plantes transgéniques des deux familles de gènes-candidats. Deux espèces d?architecture aérienne contrastées ont été retenues : Arabidopsis et le peuplier (espèces modèles pour la génomique). Dans le domaine de la biomécanique et de la mécanobiologie des plantes, ce travail est totalement novateur. Plus largement dans les sciences du vivant, l?étude systématique des réponses en fréquences ? amplitude des mécanorécepteurs et des gènes impliqués dans le processus d?accommodation n?a pas été encore conduite. Bien qu?essentiellement fondamental, ce projet peut ouvrir des perspectives d?applications en termes i) de définitions d?idéotypes et de marqueurs de l?acclimatation et de l?endurcissement au vent, ii) de développement innovant de techniques de contrôle non chimique de la croissance des plantes en serres. Enfin ce projet pourrait déboucher sur une approche totalement nouvelle du phénotypage haut-débit des plantes (taille, masse?), bien au-delà de la biomécanique.