JCJC SVSE 6 - JCJC - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique

La respiration foliaire: du fluxome au métabolisme en C1. – FMC

La respiration : au cœur de la croissance des plantes ?

Le projet vise à explorer les relations entre les différentes parties du métabolisme des feuilles des plantes et notamment les interactions entre la respiration et l’assimilation des sels minéraux (azote et soufre) et du CO2.

Comment le métabolisme foliaire concilie-t-il ses différents impératifs ?

Les feuilles des plantes constituent le lieu principal de fixation du CO2 par la photosynthèse. Cette dernière ne représente pas le seul phénomène métabolique à l’œuvre à la lumière : il y a tout à la fois la photorespiration, le respiration, ainsi que l’assimilation (réduction) du soufre et de l’azote. Il existe des interactions entre ces différents phénomènes, avec des molécules communes aux différentes voies métaboliques empruntées. Par exemple, les unités chimiques à un atome de carbone (methyl, méthylène, formyl) sont échangées par le métabolisme dit « en C1 » aussi bien dans la voie photorespiratoire que la synthèse d’acides aminés. Actuellement, la façon dont le métabolisme réagit et accorde l’ensemble de façon à éviter les compétitions et assurer l’homéostasie (ajustement à un niveau physiologique) est inconnue. C’est ce que le projet vise à élucider.

L’axe technique clef du projet est de tirer parti de méthodes permettant d’obtenir des informations in vivo sur des feuilles intactes et non avec des systèmes cellulaires recomposés métaboliquement très différents. Pour cela, le projet met en jeux les techniques d’échanges gazeux spéciales avec fixation instantanée (azote liquide), les outils de traçage isotopique, les méthodes globales dites « omiques » permettant d’accéder à une vision globale de tous les métabolites en présence, de toutes les protéines en présence, etc., et à des analyses RMN particulières (33S).

A rédiger en temps utile.

A rédiger en temps utile.

A rédiger en temps utile.

L’impact précis de la respiration sur le bilan carboné des plantes, et notamment des plantes cultivées, reste un mystère pour la physiologie végétale, car la respiration est à la fois délétère pour la production de biomasse (perte de carbone sous forme de CO2) et avantageuse pour l’assimilation des nutriments (comme l’azote) et la croissance. De plus, la respiration est au centre des interactions entre photosynthèse, photorespiration et métabolisme mitochondrial, de telle sorte qu’elle est certainement régulée de façon complexe, sous l’influence de facteurs de l’environnement (par exemple, transition lumière-obscurité, teneur en CO2 atmosphérique, température). Cela étant, de nombreuses incertitudes demeurent sur le fonctionnement respiratoire des organes photosynthétiques, comme : (1) les relations possibles entre des traits de vie écophysiologiques et l’intensité de la respiration, (2) les flux qui décrivent les échanges gazeux respiratoire, (3) les flux métaboliques respiratoires, (4) les effets de la respiration sur le bilan de carbone. Dans ce projet, on se propose de tirer parti des approches dites post-génomiques (protéomique, fluxomique, isotopiques) pour mieux comprendre les engagements métaboliques et la réponse de la respiration aux changements environnementaux, de l’échelle cellulaire à l’échelle de l’organe (feuille). Des méthodes analytiques et des techniques in vivo seront mises en œuvre afin de caractériser la respiration foliaire, d’identifier des régulateurs-clef et d’apprécier l’impact de la respiration sur d’autres métabolismes comme le métabolisme en C1. Ce projet exploite l’expertise de l’équipe en manipulations isotopiques adaptées aux plantes. La « fluxomique généralisée » proposée ici (cad. réaliser une cartographie exhaustive des flux) devrait permettre de progresser de façon significative sur la compréhension de la régulation de la respiration.

Coordinateur du projet

Monsieur Guillaume TCHERKEZ (Universite Paris-Sud/Institut de Biologie des Plantes) – guillaume.tcherkez@u-psud.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UPS/IBP Universite Paris-Sud/Institut de Biologie des Plantes

Aide de l'ANR 214 968 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2013 - 36 Mois

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