Projet de recherche P7/29 (Action de recherche P7)
La plante est structurellement et fonctionnellement composée de deux parties bien distinctes, les moitiés aériennes et souterraines, correspondant au système caulinaire et racinaire. La plupart des études génétiques, physiologiques, et développementales ont été, et sont encore, uniquement consacrées à l’une ou l’autre de ces moitié de la plante et ont permis la caractérisation approfondie de processus leur étant spécifiques. Notre réseau précédent s’est principalement concentré sur le système racinaire et des découvertes majeures concernant son développement on été faites. Cependant, lorsque des processus plus généraux sont considérés, tels que la croissance de la plante dans son ensemble, et sa réponse à l’environnement, une approche plus holistique est nécessaire. En effet, les deux moitiés de la plante communiquent intensément tout au long de son cycle de vie, ce qui est essentiel à son développement et sa bonne croissance.
Au sein de ce nouveau réseau IAP, nous voulons étudier l’influence mutuelle du système racinaire et du système caulinaire, et déterminer comment cette interaction contribue au développement de la plante. Une telle approche présente un fort potentiel d'identification de composants majeurs contrôlant la croissance des plantes. En conséquence, nous planifions de transférer cette connaissance à une espèce d’intérêt agronomique, le maïs.
Pour compléter ces objectifs et pour exploiter les complémentarités qui existent entre les différents laboratoires participants, les travaux de recherche ont été divisés en 4 modules de travail (WP1-4).
Dans le module WP1, la relation entre la racine et la partie aérienne sera étudiée grâce à l'utilisation de mutants et de plantes transgéniques dans lesquelles le développement de l’une et/ou l’autre de ces moitiés est modifiée, positivement ou négativement. L'effet de l'altération de la croissance d'une partie de la plante sur celle de l'autre sera évaluée tout au long de son cycle de vie, y compris au cours de la phase de reproduction. Ces analyses permettront d’une part d’identifier des composants requis pour développement et la croissance d’un organe, mais aussi de mieux comprendre comment la croissance d'un organe peut influencer celle de l’autre.
Une interaction directe entre la racine et la partie aérienne se produit à travers le transport d'eau et de minéraux. La racine et la partie aérienne sont interconnectées grâce aux tissus vasculaires, mais le transport transmembranaire médié par des protéines membranaires tels que les aquaporines et les ATPase pompes à protons est crucial pour que les ions, les métabolites, et l'eau puissent atteindre les cellules du xylème ou du phloème. Ces protéines seront analysés dans le WP2 en utilisant des approches génétiques, chemogénomiques et biochimiques. En outre, le transport du phosphore sera analysée au travers de l'étude du développement des poils absorbants.
Les plantes sont des organismes sessiles qui ne peuvent échapper à des conditions environnementales défavorables. Les systèmes caulinaires et racinaires sont vulnérables à diverses conditions sous-optimales, qui induisent des stresses préjudiciables à la croissance des plantes, et conséquemment réduisent le rendement des récoltes. La connaissance des interactions entre ces organes est essentielle pour comprendre la réponse globale de la plante aux conditions de stress. Dans le WP3, les effets de stresses environnementaux tels que des stresses osmotiques et de chaleur, seront évalués sur la croissance des plantes. Pour évaluer l'impact individuel de ces stresses, différentes stratégies seront employées en bénéficiant du savoir-faire des différents partenaires, et en travaillant sur des systèmes modèles optimisés (architecture du système racinaire chez Arabidopsis; feuilles chez le maïs).
Enfin, dans le WP4, un ensemble d’approches complémentaires de modélisation, chacune focalisant à une échelle d'organisation différentes, seront utilisées pour intégrer les données obtenues dans les modules WP1 à 3 et les connaissances actuelles sur le développement du système caulinaires et du système racinaire.
À l'échelle de la plante entière, des modèles fonction-structure seront développés pour aborder les interactions entre les différents organes de la plante, et leur interaction avec l’environnement.
Les résultats produits par ces modèles permettra de prévoir et de simuler le comportement de la plante à différentes échelles, de l’organe à l’organisme, dans des conditions normales et de stress. De tels modèles seront essentiels pour générer de nouvelles hypothèses de travail et faciliter la compréhension de l'interaction complexe entre le système caulinaire et le système racinaire de la plante, thème central de ce réseau IAP.
