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Thèmes de recherche

Les voies de régulation du phosphate


Etude des différents systèmes de régulation mis en place par la plante pour optimiser son absoption en phosphate dans le sol.
Publié le 28 août 2019
Le choix de l’ion phosphate se base sur plusieurs facteurs. C’est un macroélément essentiel, et sa carence provoque de très nombreuses modifications physiologiques, de développement et biochimiques chez la plante. En particulier il contrôle étroitement la production de molécules présentant des applications variées (médicaments, production d’énergie…) et de biomasse. Il constitue donc un élément limitant crucial. Enfin, sur le plan pratique, c’est un élément facilement manipulable, peu mobile dans les sols qui offre l’accès à divers traceurs radioactifs, facilitant ainsi les études physiologiques. Son étude provoque de plus en plus d’intérêt dans la communauté scientifique. En effet, cette ressource économique en voie de diminution, nécessite des recherches pour trouver des alternatives aux épandages importants utilisés jusqu’ici. Elles sont d’autant plus cruciales que l’épuisement des gisements de qualité va conduire à l’exploitation de ressources de moindre qualité qui risquent de poser des problèmes potentiels de santé publique.
 
Nos travaux suggèrent qu'une majorité des réponses de la plante à la carence ne résulte pas directement des conséquences métaboliques du manque de phosphate. Elles apparaissent en réalité liées à la détection des quantités de phosphate présentes dans l’environnement par des voies de régulation spécifiques que nous cherchons à identifier.

Du fait de la faible disponibilité du phosphate dans le sol, les plantes ont mis en place différents systèmes de régulation afin de favoriser et d’optimiser son absorption au niveau racinaire et son utilisation dans la plante entière.
Notre laboratoire s’intéresse aux différentes étapes régulant l’homéostasie du phosphate chez Arabidopsis, ceci à l’échelle de la cellule, du tissu et de la plante entière.

Une analyse du transcriptome a permis de montrer une modulation de grandes voies métaboliques régulées par la carence en phosphate : remodelage des lipides membranaires (phospholipides, galacto et sulfolipides), récupération du phosphate interne et externe (transporteurs, phosphatases), homéostasie des métaux... En outre, dans le sol, le phosphate est distribué de façon hétérogène et les plantes sont capables de distinguer ces zones. Grâce à un système expérimental de « split root », mimant cette hétérogénéité, nous avons pu déterminer les gènes dont le niveau d’expression dépend du statut phosphaté global ou local de la plante. 

Nous nous intéressons aussi au rôle des différentes assises cellulaires de la racine dans l’absorption et la signalisation du phosphate. À partir d’un mutant (phf) dont l’activité des principaux transporteurs de phosphate est réduite, nous avons créé des lignées chez qui le transport de phosphate est restauré dans diverses assises cellulaires tissu épiderme, cortex, stèle, etc.). Ces lignées sont en cours d’étude et offrent un matériel précieux pour déterminer la contribution de ces différents tissus de la plante dans la réponse à la carence en phosphate. Nous avons aussi utilisé récemment plusieurs approches combinant protéomique, biologie moléculaire et cellulaire pour identifier de nouvelles étapes de régulation agissant au niveau post-transcriptionnel et permettant de moduler l’abondance des transporteurs haute affinité de phosphate. Enfin, nous avons démarré plusieurs projets pour identifier des mutations et des drogues (génétique chimique) qui altèrent la signalisation du phosphate. Plusieurs candidats (drogues et mutants) sont en cours d’étude au laboratoire.

REFERENCES :

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