Sujet IJPB de Master 2
Rôle des transporteurs vacuolaires de sucres dans la réponse des plantes à l’augmentation du CO2 atmosphérique
Responsable : Rozenn Le Hir, contact
Depuis la révolution industrielle, la concentration de CO2 dans l'atmosphère n'a cessé d'augmenter en raison des activités humaines (NOAA 2020). Si l'accumulation de CO2 se poursuit au même rythme, sa concentration devrait atteindre environ 1000 ppm d'ici 2100 (Lobo et al. 2022). Les plantes utilisent le CO2 atmosphérique, en association avec la lumière et l'eau, pour produire des molécules organiques avec un squelette carboné (par exemple, des sucres solubles, des lipides, de l'amidon, des polysaccharides pariétaux) par le biais de la photosynthèse. Les plantes sont donc d'importants puits de CO2 et leur croissance végétative est généralement stimulée lorsqu'elles sont exposées à une concentration accrue de CO2. Cependant, au niveau cellulaire, les conditions de CO2 élevé (eCO2) ont des effets négatifs sur plusieurs processus tels que la respiration et, en fin de compte, la production d'énergie ainsi que tous les processus dépendant de l'énergie (par exemple, l'assimilation de l'azote, la charge du phloème, le transport énergique des photoassimilats) (Bhargava et Mitra 2021). En outre, il a été démontré que les produits finaux de la photosynthèse affectent l'activité photosynthétique et l'expression des gènes (Paul et Pellny 2003). Le contrôle des niveaux de sucre dans le cytosol doit donc être hautement régulé pour assurer une photosynthèse optimale. Les sucres sont répartis dans trois principaux compartiments subcellulaires, parmi lesquels la vacuole est le principal organite de stockage des sucres. Le transport des sucres à travers le tonoplaste représente donc un point de contrôle important pour réguler la teneur en sucres cytosoliques. Plusieurs transporteurs de sucres tonoplastiques ont été décrits (Hedrich et al. 2015), parmi lesquels les trois membres tonoplastiques de la famille des transporteurs SWEET, à savoir SWEET2, SWEET16 et SWEET17 (Chardon et al. 2013 ; Klemens et al. 2013 ; Chen et al. 2015) sont particulièrement intéressants car ils transportent les sucres le long du gradient de concentration indépendamment de l'énergie. L'objectif de ce projet est donc d'explorer les effets d'une absence des trois transporteurs tonoplastiques SWEET sur les performances photosynthétiques des plantes sous CO2 ambiant et élevé. Nous proposons d'utiliser une approche multi-échelle incluant la quantification des métabolites, l'analyse ciblée de l'expression des gènes, l'imagerie de la fluorescence chlorophyllienne (imagerie PAM) et la mesure des échanges gazeux.) Ainsi, au cours de ce stage de M2, l'étudiant aura l'opportunité d'avoir une vision intégrative de l'implication de ces transporteurs dans la réponse des plantes au changement climatique. De plus, les transporteurs SWEET étant connus pour se dimériser, l'étudiant vérifiera également l'interaction physique entre SWEET2, SWEET16 et SWEET17. Les résultats obtenus nous aideront à mieux comprendre comment les plantes gèrent les sucres au niveau cellulaire, et devraient nous permettre de proposer de nouvelles stratégies pour atténuer la réponse des plantes au changement climatique ce qui constitue une question cruciale afin de maintenir le rendement des plantes dans un contexte d’augmentation du CO2 atmosphérique.
Rôle des transporteurs vacuolaires de sucres dans la réponse des plantes à l’augmentation du CO2 atmosphérique
Responsable : Rozenn Le Hir, contact
Depuis la révolution industrielle, la concentration de CO2 dans l'atmosphère n'a cessé d'augmenter en raison des activités humaines (NOAA 2020). Si l'accumulation de CO2 se poursuit au même rythme, sa concentration devrait atteindre environ 1000 ppm d'ici 2100 (Lobo et al. 2022). Les plantes utilisent le CO2 atmosphérique, en association avec la lumière et l'eau, pour produire des molécules organiques avec un squelette carboné (par exemple, des sucres solubles, des lipides, de l'amidon, des polysaccharides pariétaux) par le biais de la photosynthèse. Les plantes sont donc d'importants puits de CO2 et leur croissance végétative est généralement stimulée lorsqu'elles sont exposées à une concentration accrue de CO2. Cependant, au niveau cellulaire, les conditions de CO2 élevé (eCO2) ont des effets négatifs sur plusieurs processus tels que la respiration et, en fin de compte, la production d'énergie ainsi que tous les processus dépendant de l'énergie (par exemple, l'assimilation de l'azote, la charge du phloème, le transport énergique des photoassimilats) (Bhargava et Mitra 2021). En outre, il a été démontré que les produits finaux de la photosynthèse affectent l'activité photosynthétique et l'expression des gènes (Paul et Pellny 2003). Le contrôle des niveaux de sucre dans le cytosol doit donc être hautement régulé pour assurer une photosynthèse optimale. Les sucres sont répartis dans trois principaux compartiments subcellulaires, parmi lesquels la vacuole est le principal organite de stockage des sucres. Le transport des sucres à travers le tonoplaste représente donc un point de contrôle important pour réguler la teneur en sucres cytosoliques. Plusieurs transporteurs de sucres tonoplastiques ont été décrits (Hedrich et al. 2015), parmi lesquels les trois membres tonoplastiques de la famille des transporteurs SWEET, à savoir SWEET2, SWEET16 et SWEET17 (Chardon et al. 2013 ; Klemens et al. 2013 ; Chen et al. 2015) sont particulièrement intéressants car ils transportent les sucres le long du gradient de concentration indépendamment de l'énergie. L'objectif de ce projet est donc d'explorer les effets d'une absence des trois transporteurs tonoplastiques SWEET sur les performances photosynthétiques des plantes sous CO2 ambiant et élevé. Nous proposons d'utiliser une approche multi-échelle incluant la quantification des métabolites, l'analyse ciblée de l'expression des gènes, l'imagerie de la fluorescence chlorophyllienne (imagerie PAM) et la mesure des échanges gazeux.) Ainsi, au cours de ce stage de M2, l'étudiant aura l'opportunité d'avoir une vision intégrative de l'implication de ces transporteurs dans la réponse des plantes au changement climatique. De plus, les transporteurs SWEET étant connus pour se dimériser, l'étudiant vérifiera également l'interaction physique entre SWEET2, SWEET16 et SWEET17. Les résultats obtenus nous aideront à mieux comprendre comment les plantes gèrent les sucres au niveau cellulaire, et devraient nous permettre de proposer de nouvelles stratégies pour atténuer la réponse des plantes au changement climatique ce qui constitue une question cruciale afin de maintenir le rendement des plantes dans un contexte d’augmentation du CO2 atmosphérique.
Responsable :
Sylvie Dinant