Face à des stress combinés, une grande variabilité naturelle de réponses chez arabidopsis

Si nous commençons à comprendre les mécanismes de réponse des plantes aux contraintes de leur environnement, cela passe souvent par l'étude de stress individuels, sans nécessairement aborder les interactions majeures qui apparaissent dans la nature ou au champ, où les stress se combinent dans une dynamique complexe. Il est par exemple pertinent d’envisager la question de la disponibilité en eau lorsqu'on étudie un stress nutritionnel.

Dans une étude publiée dans le journal 'The Plant Cell', plusieurs scientifiques de différentes équipes* de l'Institut Jean-Pierre Bourgin – Sciences du Végétal (IJPB) ont collaboré mettant en place un large plan expérimental exploitant les plateformes ** de l'Observatoire du Végétal de l'IJPB et épaulés aussi par la plateforme de transcriptomique POPS de l'IPS2. Les résultats de ces expériences ont révélé l'étendue de la diversité naturelle existant chez l'espèce Arabidopsis thaliana en réponse au stress hydrique et à la déficience en azote, seuls ou combinés. Ce travail de caractérisation multi-omique (phénomique, transcriptomique et métabolomique) montre à quel point il est difficile de définir une 'réponse universelle' chez cette espèce. La principale interaction entre les stress a eu pour effet d'atténuer le syndrôme lié au stress azoté lorsque combiné à un stress hydrique modéré. De multiples autres interactions eau x azote sont révélées et celles-ci sont en général spécifiques à chaque accession (lignée sauvage) d'arabidopsis étudiée. Une analyse multi-omique a enfin permis d'identifier les groupes de caractères (phénotypes/transcrits/métabolites) qui discriminent le mieux les réponses au stress des différentes accessions, ouvrant des pistes intéressantes en particulier lorsque cela implique des transcrits non connus fonctionnellement. La combinaison des stress engendre des interactions non prédictibles sur la base des réponses aux stress pris individuellement.

Ce travail que l'on peut qualifier de 'systems genetics' ouvre la porte à une caractérisation plus ciblée -par exemple grâce à des approches de génétique quantitative ou de modélisation- portant sur les caractères phénotypiques et moléculaires mis en évidence comme étant soit les plus pertinents pour comprendre l'interaction eau x azote, soit les plus variables d'une accession à l'autre.

* Équipes IJPB
> "Variabilité et Tolérance aux Stress Abiotiques" VAST
> "Senescence, Autophagie, Recyclage Nutritionnel et Efficacité d'Utilisation de l'Azote" SATURNE
> "Signalisation, Transport et Utilisation de l'azote" NUTS

** Plateformes IJPB
> "Observatoire du Végétal - Phenoscope" PO-Pheno
> "Observatoire du Végétal - Chimie/Métabolisme" PO-Chem



Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal en collaboration.