Résumé
Ce projet vise à développer une approche intégrative des processus de régulation du transport d’eau chez la plante Arabidopsis thaliana sous contrainte hydrique. Plus précisément, on reconstruira, parmi les cascades signalétiques induites par un stress salin (100 mM NaCl), celles qui passent par une modification de l’activité des aquaporines, des protéines facilitant le passage de l’eau au travers des membranes cellulaires. Nos études sur ce stress modèle seront développées à différents niveaux, afin d’appréhender de manière quantitative et dynamique aussi bien des réponses moléculaires et cellulaires que les transports d’eau intégrés dans la plante entière. Ainsi, on intégrera de manière verticale un ensemble de processus caractérisés au travers de : • une description élargie et quantitative de la phosphorylation des aquaporines et de ses variations en réponse à une contrainte hydrique • une étude, au niveau cellulaire, des effets intégrés de la phosphorylation des aquaporines, dont on sait qu’elle agit sur l’activité de transport d’eau et l’adressage subcellulaire de ces protéines. • une description précise du transport racinaire d’eau en réponse à une contrainte hydrique. Cette approche déjà menée sur des plantes sauvages sera étendue à des plantes exprimant des aquaporines racinaires dont la régulation par phosphorylation aura été perturbée. • une étude sur plante entière des effets d’une contrainte hydrique racinaire et/ou d’une dérégulation des aquaporines. L’intégration sera étendue à deux fonctions physiologiques majeures dans lesquelles l’état hydrique de la plante joue un rôle central : (i) le contrôle de la transpiration par les stomates dont l’ouverture varie en fonction de l’état hydrique des cellules (ii) la croissance des organes qui nécessite une entrée d’eau permanente dans les tissus en expansion. Ce projet sera aussi l’occasion de développements expérimentaux originaux. Une méthodologie nouvelle visant à inventorier l’ensemble des sites de phosphorylation des aquaporines et à quantifier dans l’absolu leur degré de phosphorylation sera développée. A ce titre, le projet contribuera à lever un verrou méthodologique important qui concerne la quantification des données issues de la protéomique, en particulier au niveau post-traductionnel. Par ailleurs, une caractérisation écophysiologique de la réponse des plantes au stress hydrique permettra de valider in planta les données acquises aux niveaux moléculaires, cellulaires ou de racines excisés. Cette démarche expérimentale sera menée de pair avec une approche de modélisation. Cette dernière, basée sur les formalismes classiquement utilisés pour décrire le statut hydrique des plantes, visera à intégrer dans une représentation de la plante entière les fonctions hydrauliques de la racine. Un aspect original consistera à développer un modèle pouvant rendre compte d’un contrôle hydraulique de la croissance. En conclusion, ce projet permettra de réunir trois équipes de recherche évoluant dans des champs traditionnellement distincts : la génomique (protéomique) (Equipe 2), la physiologie moléculaire des plantes (Equipe 1) et l’écophysiologie (Equipe 3). En associant l’Unité de Recherche Protéomique à deux équipes de l’Institut de Biologie Intégrative des Plantes, ce projet contribuera à la dynamique du campus INRA de Montpellier et à la valorisation de ses ressources scientifiques, dans un domaine identifié comme prioritaire.