Equipe "Aquaporines"

Responsable : Christophe Maurel Directeur de Recherche CNRS Tél : 04 99 61 20 11 Mail : maurel@supagro.inra.fr

 Présentation 

Les plantes se doivent de maintenir leur équilibre hydrique, tout au long de leur développement et dans des conditions environnementales parfois sévères. Les aquaporines sont des protéines qui facilitent le passage de l’eau, et éventuellement d’autres petites molécules neutres, au travers des membranes cellulaires. Leur caractérisation moléculaire et fonctionnelle a révélé l’importance et la complexité des processus de régulation du transport d’eau chez les plantes. Les recherches sur les aquaporines apportent aussi des éclairages sur les principes fondamentaux de l’équilibre hydrominéral et de la croissance des plantes.

Les travaux actuels de l’équipe Aquaporines visent à comprendre la fonction intégrée des nombreuses isoformes d’aquaporines présentes chez les plantes, en utilisant Arabidopsis thaliana comme espèce modèle. Pour cela, des approches moléculaires, physiologiques et génétiques sont combinées, afin d’étudier le transport d’eau au niveau d’aquaporines clonées, de membranes purifiées, de cellules, ou d’organes comme des racines ou des feuilles excisées. Par ailleurs, la régulation des aquaporines est étudiée par des analyses transcriptomiques ou de localisation subcellulaire des protéines, en utilisant des fusions avec des protéines rapporteuses fluorescentes. La variété des modifications post-traductionnelles portées par les aquaporines est caractérisée par des techniques protéomiques. Enfin, l’analyse combinée de plantes transgéniques et d’accessions naturelles permet de disséquer génétiquement la fonction des aquaporines.

Au cours de ces dernières années, l’équipe Aquaporines a analysé la variété des mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le contrôle de l’ouverture des aquaporines de la membrane plasmique (PIPs), ainsi que leur transit dans le système de sécrétion. Les multiples sites de phosphorylation présents chez les PIPs ont été caractérisés et un lien avec la localisation sub-cellulaire de ces dernières a été établi. Un modèle intégré a été élaboré, dans lequel divers stress abiotiques ou biotiques, qui tous induisent une accumulation d’espèces réactives de l’oxygène, activent des voies de signalisation communes et inhibent le transport racinaire d’eau, notamment par une internalisation des aquaporines PIPs dépendante de la phosphorylation. Enfin, la fonction intégrée des aquaporines dans les racines, mais aussi dans les feuilles, les graines et le pollen a été étudiée dans un large éventail de matériels génétiques. L’équipe élargit actuellement le spectre de ses études et s’intéresse aux voies de signalisation qui déterminent les propriétés hydrauliques des tissus de plantes.



 Les publications les plus significatives 

Luu DT, A Martinière, M Sorieul, J Runions, C Maurel (2012) Fluorescence recovery after photobleaching reveals high cycling dynamics of plasma membrane aquaporins in Arabidopsis roots under salt stress. Plant J., 69: 894–905.

Sutka M, G Li, J Boudet, Y Boursiac, P Doumas, C Maurel (2011) Natural variation of root hydraulics in Arabidopsis grown in normal and salt stress conditions. Plant Physiol., 155:1264-1276.

Li X, X Wang, Y Yang, R Li, Q He, X Fang, D-T Luu, C Maurel, J Lin (2011) Single molecule analysis of AtPIP2;1 dynamics and partitioning reveals multiple modes of plant plasma membrane aquaporin regulation. Plant Cell, 23: 3780-3797.

Sorieul M, V Santoni, C Maurel, D-T Luu (2011) Mechanisms and effects of retention of over-expressed aquaporin AtPIP2;1 in the endoplasmic reticulum. Traffic, 12: 473-482.

Postaire O, C Tournaire-Roux, A Grondin, Y. Boursiac, R Morillon, T Schäffner, C Maurel (2010) A PIP1 aquaporin contributes to hydrostatic pressure-induced water transport in both the root and rosette of Arabidopsis. Plant Physiol., 152: 1418-1430.

Maurel C, L Verdoucq, D-T Luu, V Santoni (2008) Plant aquaporins: membrane channels with multiple integrated functions. Annu. Rev. Plant Biol., 59: 595–624.

Prak S, S Hem, J Boudet, G Viennois, N Sommerer, M Rossignol, C Maurel, V Santoni (2008) Multiple phosphorylations in the C-terminal tail of Arabidopsis plasma membrane aquaporins in roots under stress – Role for a specific site in subcellular trafficking of AtPIP2;1. Mol. Cell. Proteomics, 7: 1019-1030.

Boursiac Y, J Boudet, O Postaire, D-T Luu, C Tournaire-Roux, C Maurel (2008) Stimulus-induced down-regulation of root water transport involves reactive oxygen species-activated cell signaling and plasma membrane intrinsic protein internalization. Plant J., 56: 207-218.

Verdoucq L, A Grondin, C Maurel (2008) Structure-function analysis of plant aquaporin AtPIP2;1 gating by divalent cations and protons. Biochem. J., 415: 409-416.

Tournaire-Roux C, M Sutka, H Javot, E Gout, P Gerbeau, D-T Luu, R Bligny, C Maurel (2003) Cytosolic pH regulates root water transport during anoxic stress through gating of aquaporins. Nature, 425: 393-397.


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Agents permanents
Véronique Santoni INRA - DR	Doan-Trung Luu CNRS - CR	Lionel Verdoucq CNRS - CR	Colette Tournaire INRA - IE
Agents non permanents
Mikaël Lucas CDD	Karine Prado Doctorante	Guowei Li CDD	Olivier Rodrigues Doctorant
Manel Ben Hassen Stagiaire M1	Zaigham Shahzad CDD