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PROPOSITION DE STAGE DE MASTER II ou PRO ANNÉE UNIVERSITAIRE 2022-2023 :

Titre du stage :

La progression de la racine de Peuplier en réponse à des contraintes mécaniques exercées par le sol

Nom et fonction de l’encadrant : Valérie LEGUÉ

Contact : Valérie Legué 

Email : Valerie.Legue@uca.fr

Page internet de l’équipe : /Presentation/Equipes/MECA

Présentation du sujet :

Le projet proposé concerne l’étude de l’impact de l’impédance du sol sur la plasticité de la croissance racinaire et s’intègre dans les activités de recherche, portées par l’équipe MECA de l’UMR PIAF. Ce volet de recherche a débuté en septembre 2015, dans le cadre d’un thèse et fait suite à un projet actuellement en cours dans le cadre du Programme Emergence du projet i-site-Clermont CAP2025.

L’hétérogénéité du sol causée par sa texture, sa structure et amplifié par la sécheresse ou/et la compaction exercent une résistance mécanique sur les racines des plantes. Celles-ci mettent en place des mécanismes qui leur permettent d’éviter ou de traverser les barrières. Cependant, nous savons très peu de choses sur la façon dont les racines perçoivent et intègrent les forces mécaniques au niveau cellulaire et moléculaire.

Du fait de sa position à l’extrémité de la racine, la coiffe est considérée comme une zone de perception et d’intégration des facteurs édaphiques. Récemment, il a été identifié chez Arabidopsis thaliana, un orthologue de Piezo chez les mammifères, nommé PIEZO1, qui s’exprime dans les cellules de la coiffe racinaire. Les données suggèrent que PIEZO1 joue un rôle important dans la mécanotransduction racinaire comme canal ionique mécanosensible. Nous disposons au laboratoire des lignées de peuplier de RNAi PIEZO1. Au cours de ce stage, nous proposons

d’analyser le comportement des racines adventives de peuplier des lignées mutées.

Méthodes envisagées : Les boutures de peuplier seront disposées dans un système de culture in vitro de rigidité variable, capable de mimer des changements de contraintes mécaniques (Roué et al., 2020). Les informations sur la forme de l'extrémité des racines adventives, la taille racinaire, l’angle de progression seront recueillies. Ce travail sera réalisé en étroite collaboration avec M-M Bogeat-Triboulot (UMR INRAE/UL SILVA, Nancy).

Afin d’approcher la compréhension des mécanismes cellulaires sous-jacents, plusieurs pistes d’étude seront proposées. Par exemple, nous proposons d’analyser la capacité de déformation des cellules de l’apex racinaire à partir d’images obtenues avec un microscope à feuillet de lumière (SPIM pour Selective Plane Illumination Microscopy), disponible au laboratoire. Dans une première étape, les observations et analyses seront réalisées avec les jeunes germinations d’Arabidopsis thaliana (lignées GFP).

Le stage combinera ainsi des outils d’analyse d’images, de microscopie et de mécanique. Nous proposons de mener une démarche interdisciplinaire en associant les approches physique avec celles de biologie.

Références bibliographiques récentes de l’équipe

Kolb E., Legué V. et Bogeat-Triboulot M-B, 2017. Physical root–soil interactions. Physical Biology, 14, 065004. https://hal.uca.fr/hal-01609984.

Roué J., Chauvet H., Brunel-Michac N., Bizet F., Moulia B., Badel E. et Legué V., 2020. Root cap size and shape influence responses to the physical strength of the growth medium in Arabidopsis thaliana primary roots. J. Exp. Bot., 71, 126–137. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02394664.

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