Kisko M, Bouain N, Safi A, Medici A, Akkers RC, Secco D, Fouret G, Krouk G, Aarts MGM, Busch W, Rouached H✉ (2018) LPCAT1 controls phosphate homeostasis in a zinc-dependent manner. eLife, 7:e32077

Pour assurer leur croissance et développement, les plantes doivent conserver une quantité constante en phosphate inorganique (Pi) et en zinc (Zn), éléments, disponibles en très faibles quantités dans le sol. Une relation inverse entre l’accumulation du Pi et du Zn in planta a été décrite sans être expliquée, indiquant, vraisemblablement, l’existence d’une interconnexion entre les homéostasies en Pi et en Zn. Nos connaissances sur cette relation sont cependant limitées, malgré son importance fondamentale dans l’amélioration de la nutrition minérale des plantes.

Le projet se propose de déterminer les bases génétiques de l’interconnexion entre les voies de signalisation du Pi et celles du Zn, chez Arabidopsis thaliana.

Pour atteindre cet objectif, nous avons utilisé l’approche de génétique d’association  (GWAS, Genome Wide Association Studies). Cette approche a évolué, au cours des dix dernières années, pour devenir un outil puissant permettant d’étudier l’architecture génétique des caractères « trait » quantitatifs dans plusieurs organismes. Dans notre étude, en explorant la variation de l’accumulation du Pi dans 223 accessions d’Arabidopsis, GWAS nous a permis d’associer la variation de la teneur en Pi (phénotypes) aux loci (régions des génomes ; génotypes).

La comparaison des résultats GWAS obtenus en présence ou en absence de Zn, nous a permis d’identifier des loci associés spécifiquement à l’accumulation de Pi en condition de carence en Zn. La validation fonctionnelle d’un de ces gènes, nommé Lyso-PhosphatidylCholine (PC) AcylTransferase 1 (LPCAT1), a été réalisée par sa caractérisation au niveau physiologique et moléculaire en utilisant des mutants d’insertion ADN-T dans ce gène :dosage des phospholipides, du Pi et détermination du niveau d’expressions des gènes clés dans des plantes sauvages (différents écotypes) et mutants cultivés en présence ou en absence du Zn. Par la suite, nous avons déterminé la cause de la variation allélique de LPCAT1, ce qui nous a amené à identifier un nouveau site de fixation pour l’un des facteurs de transcription impliqué dans la réponse à la carence en Zn, qui est bZIP23.

L’ensemble de ce travail permet de proposer une voie de signalisation complète dans laquelle bZIP23, LPCAT1, et le transporteur de Pi PHT1;1 jouent un rôle important. En plus, cette voie de signalisation se caractérise par sa nouveauté car elle n’est active qu’en condition de carence en Zn pour réguler l’accumulation du Pi. Enfin, ceci ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer la nutrition phosphatée chez les plantes en modulant la voie de la signalisation de la carence en Zn et dans lequel les phospholipides jouent un rôle central.