Comprendre le reseau de flux d'ions dans la cellule de garde d'Ararbidopsis pour le contrôle des échanges gazeux – NetFlux

Dans les cellules eucaryotes de nombreux processus intracellulaires comme la signalisation dépendent d’un réseau de flux d’ions entre les différents compartiments intracellulaires. Malgré l’importance de la coordination des flux d’ions entre des membranes cellulaires en série, les bases moléculaires et biophysiques de cette coordination restent méconnues. Dans les plantes terrestres il existe un modèle cellulaire idéal pour comprendre la coordination des flux d’ions entre les compartiments cellulaires, la cellule de garde. Les cellules de garde ont une fonction essentielle pour la physiologie des plantes terrestres, le contrôle l’ouverture des stomates. Les cellules de garde en effet régulent l’ouverture des stomates et de cette façon contrôlent les échanges gazeux entre les feuilles et l’atmosphère. Les cellules de gardes se trouvent donc à l’interface entre la plante et l’atmosphère et, de par leur fonction, ont un impact direct sur la production de biomasse et l’adaptation des plantes aux stress environnementaux. Le contrôle de l’ouverture stomatique passe par la capacité des cellules de garde de modifier leur pression de turgescence. En effet, les variations de la pression de turgescence des cellules de gardes induisent des changements de leur forme qui portent à l’ouverture/fermeture des stomates. Les variations de la pression de turgescence sont liées à des flux d’ions massifs à travers les deux membranes principales, la membrane plasmique et vacuolaire, qui délimites deux compartiments fondamentaux (i.e. le cytosol et la vacuole) pour les réponses stomatiques. Malgré l’importance de la coordination de ces flux d’ions entre ces membranes, les mécanismes sous-jacents cette coordination sont encore peu connus. Le projet NetFlux vise donc à explorer les bases biophysiques et moléculaires de la coordination des flux d’ions entre membranes et compartiments cellulaires en utilisant la cellule de garde comme modèle. Le projet inclus trois partenaires avec des compétences complémentaires qui vont permettre de développer un projet innovant et multidisciplinaire. Nous allons donc combiner des approches de génétique, imagerie cellulaire, électrophysiologie et des modèles mathématiques pour comprendre les mécanismes qui opèrent à la base de la coordination des flux d’ions lors d’une réponse biologique, l’ouverture/fermeture des stomates. Le projet NetFlux exploitera des ressources génétiques uniques dont disposent les partenaires du projet afin d’analyser, avec des approches expérimentales innovantes et des outils mathématiques, la dynamique des flux d’ions dans des cellules eucaryotes vivantes. Le projet NetFlux développera également un crible génétique innovant qui vise à l’identification de nouveaux acteurs de la régulation des flux ioniques à travers les membranes des cellules de garde. D’une part, la stratégie que nous allons mettre en œuvre permettra de mettre en lumière des processus cellulaire fondamentaux présents dans des cellules eucaryotes. D’autre part les résultats que nous obtiendrons ouvrirons de nouvelles perspectives dans la compréhension du fonctionnement des stomates, un aspect essentiel dans le contexte des défis futurs qui attendent l’agriculture, pour allier production de biomasse et tolérance aux stress environnementaux.