Etude des mécanismes et implications physiologiques d’une voie de surveillance de l’intégrité polyvalente des barrières apoplastiques. – MIND-THE-GAP

Les barrières de diffusion extracellulaires sont essentielles à la survie des plantes et à leur résistance au stress. La majeure partie de la surface terrestre a été colonisée par les plantes. La colonisation de biotopes terrestres par des organismes photo-synthétiques d’origine aquatique a nécessité de nombreuses adaptations. Une innovation-clé dans cette évolution a été la formation de barrières de diffusion limitant la perte en eau et permettant le maintient de forts gradients de concentration entre l’organisme et son environnement. La cuticule de l’épiderme des organes aériens, le cadre de Caspari et les lamelles de subérine de l’endoderme racinaire ou la couche exine, riche en sporopollenine, du manteau pollinique constituent des barrières de diffusion particulièrement importantes chez les plantes terrestres. Ces barrières couvrent de larges surfaces et des défauts même mineurs dans leur intégrité peuvent engendrer des conséquences dramatiques, comme la perte chronique en eau et en nutriments ou l’entrée facilitée de pathogènes. Comment les plantes surveillent l’assemblage et l’intégrité de ces barrières de diffusion essentielles à leur survie reste très mal compris et, à notre connaissance, ne fait même pas l’objet d’études poussées.
Récemment, l’étude d’un mutant d’Arabidopsis exhibant une barrière endodermale défectueuse a permis de dessiner les contours d’une voie de signalisation qui pourrait surveiller l’intégrité de la barrière de diffusion du cadre de Caspari. De façon inattendue, les composants essentiels de cette voie de signalisation ont également été impliquées dans la formation et l’intégrité de la cuticule embryonnaire et, comme l’indique nos données non publiées les plus récentes, dans la formation du manteau pollinique.

Est-ce qu’une même voie de signalisation surveille l’intégrité des différentes barrières de diffusion chez les plantes ? Nos observations nous conduisent à proposer qu’une même voie de signalisation est utilisée par les plantes pour surveiller l’assemblage et l’intégrité de barrières de diffusion extracellulaires très différentes. Nous proposons ici un ensemble d’expériences visant à tester cette idée et à établir comment les mêmes acteurs moléculaires sont employés dans des contextes développementaux très distincts pour constituer des barrières de diffusion extracellulaires très différentes. La force de notre projet sur le plan fondamental est d’étudier la modularité et les adaptations fonctionnelles d’une voie de signalisation chez les plantes dans des contextes développementaux différents. Sur le plan appliqué, notre recherche identifiera des agonistes et des antagonistes qui régulent des barrières de diffusion essentielles à la survie des plantes, ce qui pourrait permettre d’altérer à façon ces barrières pour renforcer la résistance des plantes à différents stress environnementaux.