Coordination des flux ioniques et signalisation dans les cellules végétales (INFLUX)

Nom du responsable : Alexis De Angeli
Chargé de Recherche CNRS
Tél :
Mail : alexis.de-angeli@supagro.fr

Mots clés

Stomates, électrophysiologie, biosenseur, imagerie cellulaire, transport d’ions

Présentation

L’objectif du groupe est de comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation et la coordination de flux d’ions au travers des membranes des cellules végétales. En effet, l’obtention de réponses cellulaires cohérentes à des stimuli environnementaux nécessite que les évènements de transports et de régulations au niveau des différentes membranes soient coordonnées. Chez les plantes le stomate illustre parfaitement l’importance de la régulation des flux d’ions dans les cellules.  Les stomates sont des structures spécifiques des plantes terrestres qui forment des pores à la surface de feuilles, et qui contrôlent les échanges gazeux avec l’atmosphère.  L’ouverture du pores stomatique régule absorption de CO2 et la perte d’eau par transpiration, et a donc un impact sur la production de biomasse et sur la tolérance au stress hydrique des plantes.  L’ouverture et la fermeture du stomate dépendent de la capacité de cellules garde à générer et contrôler des flux massifs d’ions au travers de la membrane plasmique et vacuolaire, ceux-ci induisent des changements de volume et donc l’ouverture ou la fermeture des pores stomatique.

Dans les cellules végétales, comme dans les autres cellules eucaryotes, le transport d’ions est impliqué dans les cascades de signalisation, la régulation du potentiel transmembranaire et la concentration intracellulaire d’ions (e.g. Cl, NO3, malate2-, K+, Ca2+ and H+). En plus de ces fonctions, le transport d’ions est impliqué dans la nutrition minérale et dans le maintien de la pression de turgescence. Pour toutes les réponses cellulaires dépendantes des flux d’ions, la coordination des mécanismes de transport d’ion au niveau des différentes membranes cellulaires est essentielle.

Pour comprendre les mécanismes sou jacents la coordination entre les différentes membranes cellulaires dans les cellules végétales l’équipe utilise différentes approches. Nous nous intéressons à la coordination des flux d’ion à partir des propriétés biophysiques des transporteurs et canaux ioniques jusqu’à leur fonction dans la cellule et enfin la plante entière. En particulier nous nous intéressons à la famille des ALMT (Alumium Activated Malate Transporters) qui jouent rôle important dans le fonctionnement des stomates. Nous étudions les bases moléculaires de la régulation des ALMTs (sélectivité ionique, activation par le malate et blocage par les nucléotides, modification secondaires) et leur impact dans les cellules végétales. Dans ce contexte les cellules de garde sont un paradigme idéal pour l’étude de la coordination des flux d’ions et, de plus, sont importantes pour l’adaptation des plantes à l’environnement.

Nous utilisons différentes approches expérimentales :

  • Electrophysiologie (patch-clamp TEVC) pour l’étude des propriétés biophysiques des transporteurs d’ions de la membrane plasmique et vacuolaire.
  • Imagerie cellulaire couplée à des sondes fluorescentes génétiquement codées pour visualiser la dynamique des concentrations d’ions intracellulaires (e.g. NO3, Cl and H+) et l’activité des transporteurs in vivo.
  • Génétique et physiologie.
  • Modèles mathématiques
Membres de l’équipe

Agents permanents

Alexis De Angeli
Responsable
CR - CNRS


Agents non permanents

Paloma Cubero Font
PostDoc invité - INRA

Résultats marquants
Publications significatives

Eisenach C✉, Baetz U, Huckb NV, Zhang J, De Angeli A, Beckers GJM, Martinoia E (2017) ABA-induced stomatal closure involves ALMT4, a phosphorylation-dependent vacuolar anion channel of Arabidopsis. Plant Cell, 29(10):2552-2569

Eisenach C✉, De Angeli A (2017) Ion transport at the vacuole during stomatal movements. Plant Physiol., 174(2):520-530

Baetz U, Eisenach C, Tohge T, Martinoia E, De Angeli A✉ (2016) Vacuolar chloride fluxes impact ion content and distribution during early salinity stress. Plant Physiol., 172(2):1167-1181

De Angeli A, Thomine S, Frachisse J-M✉ (2016) Anion channel blockage by ATP as a means for membranes to perceive the energy status of the cell. Mol. Plant, 9(3):320-322

Zhang J, Martinoia E✉, De Angeli A✉ (2014) Cytosolic nucleotides block and regulate the Arabidopsis vacuolar anion channel AtALMT9. J. Biol. Chem., 289(37):25581-25589

Wege S, De Angeli A, Droillard M-J, Kroniewicz L, Merlot S, Cornu D, Gambale F, Martinoia E, Barbier-Brygoo H, Thomine S, Leonhardt N, Filleur S✉ (2014) Phosphorylation of the vacuolar anion exchanger AtCLCa is required for the stomatal response to abscisic acid. Sci. Signal., 7(333):ra65

Zhang J*, Baetz U*, Krügel U, Martinoia E, De Angeli A✉ (2013) Identification of a probable pore-forming domain in the multimeric vacuolar anion channel AtALMT9. Plant Physiol., 163(2):830-843

De Angeli A*✉, Baetz U*, Zhang J, Chaves MM, Regalado A (2013) The vacuolar channel VvALMT9 mediates malate and tartrate accumulation in berries of Vitis vinifera. Planta, 238(2):283-291

De Angeli A*✉, Zhang J*, Meyer S*, Martinoia E (2013) AtALMT9 is a malate-activated vacuolar chloride channel required for stomatal opening in Arabidopsis. Nat. Commun., 4:1804

Collaborations
Sources de financement

ATIP Avenir project 2018 “Intracellular ion flux coordination, a novel perspective on the mechanisms regulating ion transport in A. thaliana guard cells”

Emplois / Stages
Anciens membres

CDD POST-DOC (H/F) en électrophysiologie et imagerie cellulaire

CDD 24 mois – Equipe Influx : Post-Doc en électrophysiologie et imagerie cellulaire

Séminaire IBIP : Paloma Cubero Font

27 juin 2019 – Characterization of AtSLAH1, a silent channel subunit involved in chloride root-to-shoot translocation