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Signalisation longue distance dans les plantes

La physiologie des plantes nécessite une coordination fonctionelle qui passe par une communication entre organes. Cette communication intervient au cours de la croissance et du développement mais aussi pour répondre à des variations du milieu extérieur. Par exemple des stimuli externes tels que le vent ou la pluie affectent la croissance des plantes selon un processus appelé thigmomorphogénèse. On observe par exemple que la flexion d'une tige d'arbre entraîne une augmentation locale de la croissance radiale et que la croissance primaire est rapidement arrêtée, suggérant le transport rapide d’une information de la zone stimulée vers la zone apicale (Coutand et al., 2000, 2009). L’équipe MECA travaille sur plusieurs volets de cette thématique :

1.  Transport longue distance par surpression hydraulique.

Notre équipe a mis en évidence l’existence d’un couplage hydro-mécanique (Lopez et al (2014), Louf et al (2015) en démontrant que la flexion d’un arbre entier ou d’une branche coupée générait une surpression hydraulique dans le système vasculaire qui se propage rapidement à travers les organes, aussi bien en direction des régions apicales aériennes que vers le système racinaire souterrain. En collaboration avec un laboratoire de physique de Marseille (IUSTI), nous avons combiné des expériences biomimétiques, des expériences sur branches naturelles d'arbres et de la modélisation physique et montrer que l’organisation du réseau hydraulique pilotait le mécanisme de la génération de surpression.

Mesure de pression dans le système vasculaire d’un arbre

Mesures de couplage hydro-mécanique sur machine d’essais

Branche biomimétique

2. Impact à distance de stress mécaniques sur la croissance primaire

Pour étudier la croissance primaire des peupliers, nous avons développé une méthode de mesure sans contact basée sur l'enregistrement d'images d’apex. Nous avons aussi mesuré par RT-PCR l'expression des gènes PtaZFP2, PtaTCH2, PtaTCH4, PtaACS6 et PtaJAZ5. Nous avons ainsi montré que la brulure d’une feuille inhibait la croissance primaire et déclenchait des réponses moléculaires à distance. La brulure d’une feuille induit des changements significatifs dans les phases d'allongement de la tige, couplés à l'inhibition de la circumnutation. Nous avons aussi mis en évidence que la flexion locale d’un segment de tige induit une augmentation de l'expression de PtaJAZ5, ce qui suggère que les jasmonates pourraient être impliqués dans ces réponses à distances aux sollicitations mécaniques (Tixier et al. 2013).