On s'inquiète aujourd'hui de l'amélioration des pratiques culturales dans les zones sujettes à la sécheresse. Il est essentiel de comprendre les mécanismes qui sous-tendent la résistance à la sécheresse et l'utilisation efficace de l'eau par les plantes pour s’adapter aux changements climatiques globaux. Chez les plantes, la majorité des pertes d'eau se produit par les pores situés à la surface des feuilles, appelés stomates. Le degré d’ouverture du pore stomatique varie et contrôle le taux de diffusion de vapeur d'eau par la plante. En plus du contrôle de la perte d'eau, les stomates permettent aussi l’influx de CO2 dans la feuille nécessaire pour la photosynthèse. Ainsi, l’enjeu essentiel des stomates est d’optimiser la prise de CO2 tout en limitant les pertes excessives d'eau.
Les stomates sont également une porte d'entrée potentielle pour les agents pathogènes. L’acide abscissique (ABA), l’hormone clé dans la réponse des plantes au déficit hydrique, déclenche, via la production de peroxyde d’hydrogène (H2O2), des processus de signalisation qui conduisent à la fermeture stomatique.
Les aquaporines (AQP) sont des protéines qui forment des canaux favorisant le passage des molécules d'eau à travers les membranes cellulaires chez les végétaux supérieurs. Leur rôle est resté jusqu’ici très hypothétique. Pour en savoir davantage, des chercheurs du CNRS et de l’INRA à Montpellier, en collaboration avec le Biam et l’Institut de science technologie de Nara (Japon) ont mis en évidence que les plantes dépourvues du gène codant pour la protéine AQP dénommée PIP2;1 présentent un défaut de fermeture stomatique en réponse à un stress hydrique et la libération de l’hormone ABA. Toutefois, ces plantes présentent des réponses normales à l’obscurité, la lumière ou le CO2. L’utilisation d’une sonde fluorescente sensible à l’H2O2, la sonde HyPer, a permis de révéler l’accumulation d’H2O2 dans les plantes sauvages en réponse à l’hormone ABA. Cette accumulation est abolie chez les plantes mutantes.
« Ce travail fournit les premières évidences génétiques et physiologiques directes d’un rôle des aquaporines dans les mouvements stomatiques », explique Nathalie Leonhardt, chercheuse au Biam. Il permet de proposer que PIP2;1 joue à la fois un rôle hydraulique et signalétique en facilitant le transport d’eau et H2O2 au travers de la membrane cellulaire ». Cette étude fournit également des connaissances indispensables pour l’ingénierie de plantes plus tolérantes à la sécheresse.