Intégration des réponses physiologiques et développementales de la plante au nitrate: rôle de la signalisation dépendante de NRT1.1 (NPF6.3/CHL1) dans l'efficience d'utilisation de l'azote – NitraSense

L’azote est quantitativement le principal élément minéral que les plantes prélèvent dans le sol grâce à leurs racines. Chez de nombreuses espèces, c’est le nitrate qui constitue la principale source d’azote. Or, la concentration de cet ion dans la solution du sol est extrêmement fluctuante, à la fois dans le temps et dans l’espace, ce qui constitue une limitation majeure de la production végétale. Les plantes doivent donc s’adapter en permanence aux fluctuations de disponibilité en nitrate, en modifiant leur physiologie et leur développement pour optimiser l’acquisition de cette ressource essentielle. Le projet NitraSense vise à étudier les mécanismes de perception et de signalisation du nitrate chez Arabidopsis thaliana, qui permettent à cette plante de développer les réponses adaptatives adéquates. Les trois partenaires français et taiwanais ont joué un rôle majeur dans l’élucidation de ces mécanismes en identifiant de manière indépendante une dizaine d’acteurs moléculaires (gènes/protéines) qui pourraient appartenir à un même système de signalisation gouverné par le senseur de nitrate NRT1.1/NPF6.3, et qui activent une multitude de réponses physiologiques ou développementales aux variations de disponibilité de ce nutriment. L’objectif est de combiner les outils et expertises des différents partenaires pour élucider la structure et le fonctionnement global du réseau impliquant ces différents régulateurs, valider le rôle central de NRT1.1/NPF6.3 dans le contrôle de ce réseau, et comprendre comment ce réseau permet de coordonner des mécanismes physiologiques et développementaux pour aboutir à une réponse intégrée de la plante entière. Il s’agit en premier lieu de déterminer comment l’expression de ces régulateurs est contrôlée aux niveaux transcriptionnel et post-transcriptionnel, et comment ils interagissent entre eux, physiquement et fonctionnellement, pour aboutir à l’activation des différentes « branches » du réseau en fonction de différentes situations physiologiques (premier apport de nitrate, fourniture limitante ou non limitante, carence en nitrate, etc…). Le rôle fonctionnel de ces différentes « branches » sera caractérisé grâce à une approche de génétique inverse (mutants simples et multiples), de manière à déterminer les réponses qu’elles déclenchent dans différents organes/tissus (activation des systèmes d’acquisition racinaires, modification du métabolisme, modulation du développement racinaire, etc…). Le rôle global de ce réseau dans l’optimisation de l’efficacité d’utilisation de l’azote par la plante sera étudié, de manière à identifier son intérêt potentiel dans des stratégies d’élaboration de génotypes plus économes en intrants azotés. Pour ce faire, les génotypes présentant les mutations ou combinaisons de mutations affectant les différentes réponses physiologiques et/ou développementales seront cultivés sur sol en pots, et soumis à une analyse détaillée de leur efficience d’utilisation du nitrate sur une plateforme automatisée de phénotypage à haut débit.