Projet ANR-07-BLAN-0206 – LeafFlux : Flux management of water and carbon dioxide in inner leaf tissues. Role of aquaporins and consequences for whole plant hydraulics
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 405000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 48 mois
Résumé : Afin d'optimiser leur rendement de croissance, les plantes doivent trouver le meilleur compromis entre la perte d'eau par transpiration et l'assimilation du dioxide de carbone atmosphérique (CO2). Les stomates des feuilles, qui permettent les échanges d'eau et de CO2 entre la plante et l'atmosphère, ont été extrêmement étudiés. Des flux parallèles d'eau et de CO2 ont également lieu dans les tissus internes de la feuille. Les bases moléculaires et la régulation de ces flux, qui sont très peu connus, constituent l'objet du projet LeafFlux. . Dans la feuille, l'eau et le CO2 sont transportés sous formes gazeuse et liquide, le long de voies et de structures anatomiques très spécifiques. Un transfert au travers de la membrane plasmique des cellules foliaires est requis à la fois pour le transport du CO2 et pour le transport transcellulaire de l'eau. Les aquaporines sont des protéines canal ubiquitaires qui facilitent le transport, au travers des membranes cellulaires, de l'eau, de petits solutés neutres et de gaz. Des travaux récents suggèrent que les aquaporines contribuent au transport de l'eau et du CO2 dans les feuilles. -  -  Le projet LeafFlux comporte trois sous-programmes de travail (WP) et réunit deux équipes aux compétences complémentaires. Le partenaire 1 est reconnu pour son travail de physiologie moléculaire sur la fonction et la régulation des aquaporines de plantes. Le partenaire 2 a une longue pratique de la biophysique des échanges gazeux et de la photosynthèse. -  -  Un des objectifs principaux du projet sera d'élucider les voies de passage de l'eau (WP1) et du CO2 (WP2) dans les tissus internes de la feuille d'Arabidopsis et de déterminer la contribution des aquaporines dans ces différentes voies. Le rôle d'isoformes spécifiques d'aquaporines sera déterminé et un modèle intégré du cotransport d'eau et de CO2 dans la feuille sera proposé. Ce travail comportera le développement de nouvelles méthodologies pour mesurer la conductance des tissus foliaires à l'eau et au CO2. En particulier, on mettra au point une méthode non-invasive originale, reposant sur le traçage isotopique de l'eau liquide dans la feuille. Ces différentes méthodes devraient donner des valeurs de conductances correspondant chacune à des structures anatomiques spécifiques. Le rôle des aquaporines dans le transport de l'eau et du CO2 sera analysé par une combinaison d'approches pharmacologiques et de génétique inverse. Les premières reposent sur l'utilisation d'inhibiteurs généraux des aquaporines. Les approches génétiques seront centrées sur quatre isoformes de la sousfamille des Plasma membrane Intrinsic Proteins (PIP) : PIP1;1, PIP1;2, PIP2;1, et PIP2;6 qui représentent les aquaporines les plus abondantes de la membrane plasmique des feuilles. Les propriétés de transport de chacune de ces aquaporines seront mises en relation avec leur patron d'expression tissulaire et le phénotype de transport d'eau et/ou de CO2 des mutants inactivés correspondants. -  -  L'autre axe principal de recherche portera sur la régulation du transport d'eau et de CO2 en réponse à des stimuli de l'environnement. Ce travail sera basé sur la recherche exhaustive de phénomènes de co-régulation. La mesure non-invasive de flux d'eau et de CO2 sur des matériels génétiques originaux devrait permettre de révéler des propriétés de régulation nouvelles. Nous essayerons, en particulier, de découpler de la régulation stomatique la régulation du transport d'eau et de CO2 dans les tissus internes de la feuille, en utilisant des plantes mutantes aux fonctions stomatiques altérées (WP2). Par ailleurs, les bases moléculaires et cellulaires de la régulation du transport d'eau foliaire seront analysées. On utilisera en particulier des approches protéomiques et de biologie cellulaire pour disséquer les mécanismes de régulation des aquaporines dans la feuille. On s'intéressera en particulier aux effets de la lumière incidente, dont on sait déjà qu'elle régule le transport d'eau au niveau de