Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes

Hormones, Nutriments et Développement (HoNuDe)

Nom du responsable : Benoît Lacombe
Directeur de Recherche CNRS

Mots Clés

intéraction hormones-nutriments, perception des nutriments, signalisation longue distance, biologie des systèmes, apprentissage machine

Présentation

La nutrition minérale de la plupart des organismes terrestres (bactéries, champignons, plantes) repose sur l’absorption d’ions inorganiques dans le sol. Cependant, la disponibilité de ces ions varie considérablement dans le temps et dans l’espace, ce qui rend les conditions limitantes en nutriments une règle générale plutôt que l’exception. Pour faire face à cette contrainte, les plantes ont développé un large éventail de réponses adaptatives déclenchées par des systèmes qui perçoivent la disponibilité des éléments nutritifs. La modulation de l’organogenèse post-embryonnaire en réponse à la disponibilité des nutriments est l’une des stratégies d’adaptation les plus importantes, et un déterminant majeur de l’architecture de la plante. Cette capacité d’adaptation aux conditions environnementales implique donc les principaux messagers dans l’organogenèse, les hormones.

Les nutriments azotés aussi bien minéraux tel que le nitrate ou l’ammonium que organique tel que l’urée permettent la croissance de la plante via leur apport nutritionnel, mais ils déclenchent aussi des signalisations dédiées qui modifient le statut hormonal des plantes. La modification de ce statut hormonal impacte à son tour i) la croissance des plantes en réponse à la disponibilité des nutriments mais ii) modifie également les éléments de signalisation et d’assimilation liés au nutriment. C’est une boucle de rétroaction positive qui enchevêtre les signalisations nutritionnelles et hormonales et dont les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à élucider. Notre objectif est d’identifier ces mécanismes qui vont permettent aux plantes de percevoir leur environnement minéral et d’adapter rapidement leur développement aux contraintes nutritionnelles.

Afin de comprendre les bases moléculaires de la régulation du développement par les interactions hormones-nutriments (nitrate et urée), nous développons des approches ainsi que des stratégies de recherche complémentaires : biophysique, biologie moléculaire et cellulaire, physiologie et biologie des systèmes.
Nos stratégies sont à la fois ciblées sur différents transporteurs de nitrate, d’auxine, d’acide abscissique et de cytokinines et sur différents éléments de leur signalisation respective mais peuvent être aussi sans aucun a priori sur les objets moléculaires impliqués dans les régulations d’intérêt. En effet, c’est l’intégration et la structuration de multiples données, principalement génomiques, par une approche de biologie des systèmes qui nous permet d’émettre des hypothèses nouvelles et originales sur les intrications des signalisations nutritionnelles et hormonales.
Ainsi, notre projet dans son ensemble se situe à l’interface entre biologie et modélisation pour révéler des acteurs nécessaires et suffisants pour expliquer les mécanismes d’interaction entre signaux nutritionnels et hormonaux puis prédire la réponse morphologique des plantes dans des environnements de plus en plus contraints.