Contrôle par l'ABA de l'hydraulique des plantes lors de leur acclimatation au déficit hydrique – ABAqua

Les voies de signalisation de l’ABA seront reconstituées par expression hétérologue dans la levure. Leur capacité à cibler des aquaporines de plantes sera testée après co-expression avec l’aquaporine type PIP2 ;1 dont l’activité sera suivie, indirectement, par des tests de survie en présence de peroxyde d’hydrogène ou, directement, par des mesures de perméabilité hydrique. L’analyse moléculaire fine de modules de signalisation ciblant les aquaporines sera couplée à des études phosphoprotéomiques et à l’expression chez Arabidopsis d’éléments de signalisation dérégulés. Les études sur plantes entières reposeront sur des expériences de greffe et sur la complémentation tissulaire-spécifique de mutants affectés dans la signalisation de l’ABA ou les aquaporines.

Nos études sont en cours.

Les principes émergents de l’homéostasie hydrique des plantes, qui affectent de manière simultanée les échanges gazeux et l’utilisation de l’eau, fourniront une base de compréhension pour améliorer notre prédiction du cycle du carbone et de la productivité végétale en conditions de déficit hydrique.

Publications en cours de préparation.

L’eau joue un rôle crucial dans les écosystèmes terrestres. Les plantes y représentent un facteur majeur du cycle de l’eau. Parce qu’elle rend compte de la majeure partie du flux d’eau entre le sol et l’atmosphère, la transpiration des plantes a également un impact fondamental sur le climat et le cycle du carbone. Au-delà de sa signification écologique, la disponibilité en eau représente une contrainte majeure pour la productivité végétale en agriculture. Lorsqu’elles sont soumises à une limitation en eau, les plantes régulent leur statut hydrique en coordonnant leur transpiration et l’absorption racinaire d’eau. Il en résulte une modification des échanges gazeux et une amélioration de l’efficience d’utilisation de l’eau au niveau foliaire. Ces processus ne sont compris que partiellement. On sait toutefois que la réponse des plantes au déficit hydrique implique un dialogue rapide entre racines et tiges qui repose lui-même sur des mécanismes physiologiques fondamentaux. En particulier, les flux d’eau dans la plante sont facilités par des canaux hydriques, les aquaporines. Une hormone de stress, l’acide abscissique (ABA), qui détermine l’efficience d’utilisation de l’eau et les échanges gazeux, joue un rôle central dans la réponse des plantes à la sécheresse. Des sensibilités variées à l’ABA et de multiples réponses de signalisation des cellules et des organes contribuent de ce fait à l’homéostasie de l’eau dans la plante.

Comprendre la coordination intégrée de l’homéostasie hydrique dans la plante, au-delà de ces principes généraux, représente un défi. Les progrès dans ce domaine ont été très lents lors de la dernière décennie, du fait des difficultés expérimentales à identifier des mécanismes moléculaires et à les tester dans la plante entière. Sur la base de leurs avancées récentes dans le domaine de la signalisation de l’ABA et du contrôle de l’hydraulique des plantes, les deux équipes de recherche du projet proposent un partenariat franco-allemand qui les met en position unique pour effectuer une avancée significative dans ce domaine.

Le projet ABAqua va exploiter et générer une connaissance pointue des voies de signalisation de l’ABA et de la régulation des aquaporines pour comprendre comment l’homéostasie de l’eau repose sur une communication entre racines et tiges. Un point fort du projet sera de déterminer comment se mettent en place des sensibilités et réponses hormonales distinctes dans les racines et cellules de garde et comment ces processus jouent sur les aquaporines. L’analyse moléculaire fine de modules de signalisation ciblant les aquaporines sera couplée à des études phosphoprotéomiques et à l’expression chez Arabidopsis d’éléments de signalisation dérégulés. Les études sur plantes entières reposeront sur des expériences de greffe et sur la complémentation tissulaire-spécifique de mutants affectés dans la signalisation de l’ABA ou les aquaporines. Ces études révèleront les mécanismes centraux de la régulation hydraulique de la plante, et leur impact sur les échanges gazeux, en conditions irriguées ou de sécheresse. Les principes émergents de l’homéostasie hydrique des plantes, qui affectent de manière simultanée les échanges gazeux et l’utilisation de l’eau, fourniront une base de compréhension pour améliorer notre prédiction du cycle du carbone et de la productivité végétale en conditions de déficit hydrique.