Les plantes ont développé de nombreuses stratégies pour s’adapter à leur environnement. Dans une étude interdisciplinaire publiée dans la revue Current Biology, des chercheurs ont montré que le noyau de la cellule devient plus dense et plus rigide en réponse à la sécheresse. Cette réponse, qui implique un régulateur de l’enveloppe nucléaire, et conduit à une forte expression de gènes qui confère à la plante une résistance au stress.

La cellule de plante comme toute cellule eucaryote est capable de percevoir les signaux environnementaux et de transmettre l’information au noyau pour induire une réponse adaptée. Jusqu’à présent, cette réponse au niveau du noyau n’avait été abordée qu’au niveau de l’expression de gènes (contrôle épigénétique, transcription de gènes).

 Dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire, initiée par un projet « défi du CNRS MECANOBIO » impliquant deux instituts du CNRS (INSIS et INSB), les chercheurs ont étudié la réponse à un stress hyper-osmotique chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce stress, induit par le sel ou le sucre, mime le stress physiologique subi en cas de sècheresse. En visualisant un marqueur de l’enveloppe nucléaire par imagerie du vivant, ils ont montré que le noyau des cellules racinaires change de forme lors du stress. Grâce à l’utilisation de techniques physiques, comme la micro-rhéométrie, les chercheurs ont pu évaluer les propriétés mécaniques du noyau, qui devient plus rigide et compact dans ces conditions. Cette réponse est associée à l’induction de gènes mécano-sensibles permettant à la plante de résister au stress, notamment en modifiant leur paroi cellulaire.

Toutes ces réponses étant réversibles, le noyau se comporte ici comme un rhéostat mécanique. La petite protéine multifonctionnelle GIP/MZT1, localisée à l’enveloppe nucléaire, régule négativement ces réponses : sa déficience entraîne une réponse permanente au stress hyper-osmotique. De ce fait, les noyaux dans les cellules mutantes ont déjà acquis la compétence de s’adapter au stress et confèrent aux plantes une plus grande résistance au stress hyper-osmotique, ce qui limite, notamment, les effets de sénescence au niveau de leur système foliaire.

 Ces résultats ouvrent une nouvelle voie de recherche sur le rôle de l’enveloppe nucléaire dans la perception des contraintes environnementales et permettent de mieux comprendre comment les plantes résistent au stress hydrique.  

figure© A. Asnacios INSIS (images A-B)
© ME Chabouté  INSB (images C-F)

Figure : A-B Compression d’un noyau sauvage (WT) coloré au DAPI pour effectuer une mesure de rigidité par micro-rhéométrie. Le noyau isolé est placé entre 2 micro-lamelles, l’une souple de rigidité calibrée (lamelle haute) et l’autre rigide (lamelle basse). Images avant (A) et après (B) compression. Les déformations relatives du noyau et de la lamelle souple permettent de mesurer le module élastique du noyau. Echelle 5 µm.
C-D Visualisation de la forme des noyaux dans une pointe de racine d’Arabidopsis en microscopie confocale. L’enveloppe nucléaire est visualisée par un marqueur fluorescent (vert) et le pourtour des cellules est révélé par coloration à l’iodure de propidium (rose magenta) . En condition contrôle (C) le noyau a une forme ronde. En condition de stress hyper-osmotique (0.3M mannitol), le noyau se déforme. Echelle 5 µm
E-F Résistance des mutants gip1gip2 à un stress hyper-osmotique important. A 0.4 M mannitol, les mutants présentent des feuilles bien vertes (F) par rapport à une plantule sauvage (E) qui montre des feuilles sénescentes. Echelle 2mm.     

> Pour plus d’informations

Contacts

Marie-Edith Chabouté
Chercheuse CNRS à l’Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP)

Atef Asnacios
Enseignant-chercheur à l’Université Paris Diderot et au Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Olivier Hamant
Chercheur INRAE au laboratoire Reproduction et développement des plantes (RDP)

 

Laboratoires

Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP) – (CNRS/Université de Strasbourg)
12, rue du général Zimmer 67084 Strasbourg cedex

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (MSC) – (Université de Paris/CNRS/Université Paris-Diderot)
10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75013 Paris

Reproduction et développement des Plantes (RDP) – (ENS Lyon/INRAE/CNRS/univ Claude Bernard)
46 allée d’Italie 69364 Lyon cedex 07

Benoit Cournoyer, directeur de recherche au CNRS, lauréat du défi Écosystèmes urbains, appel à projets de la MITI 2019-2020

Laurent Moulin, responsable R&D à Eau de Paris

Née il y a une dizaine d’années, la microbiologie urbaine étudie la diversité microbiologique des espaces et des réseaux urbains. Les chercheurs Benoît Cournoyer et Laurent Moulin explorent ses nombreuses applications à l’heure du Covid-19.

Tribune. Les interrogations actuelles sur le temps de survie du virus SARS-CoV-2, notamment sur les surfaces des espaces communs propres à la vie urbaine – transports publics, rues, réseaux d’évacuation – font écho à certaines questions traitées dans le domaine de la microbiologie urbaine.

Dans la continuité des travaux pionniers des hygiénistes du XIXe siècle, des projets de recherche sont menés depuis une dizaine d’années an de décrire et mieux comprendre la diversité microbiologique des espaces et des réseaux urbains, et ce à l’aide des méthodes moléculaires les plus actuelles. A New York, par exemple, l’inventaire des ADN bactériens présents sur les objets dans les espaces publics a été réalisé par une équipe de chercheurs issus de diérentes institutions.

Pollutions chimiques et moteurs thermiques

Ce travail a eu un impact médiatique important. En pour cause : les chercheurs ont détecté la présence de génomes appartenant à des groupes pathogènes comme Yesinia pestis (peste) ou Bacillus anthracis (maladie du charbon) à partir d’ADN extraits des surfaces du métro, et ce malgré l’expression de réserves concernant la méthodologie adoptée.

À l’université de Lyon, les ADN des dépôts urbains – résidus et poussières – ainsi que des eaux de ruissellement ont été utilisés comme traces permettant de déterminer la diversité des microorganismes présents sur l’ensemble d’un territoire urbanisé et d’expliquer les raisons de leur présence. Des relations entre l’abondance de certaines signatures ADN d’espèces microbiennes et les pollutions chimiques liées aux activités industrielles et aux moteurs thermiques ont ainsi pu être établies.

> lire la suite de l’article

Cet article s’inscrit dans le cadre de « l’abécédaire de la ville » du Monde Cities, avec l’École urbaine de Lyon. Sa coordination scientifique est assurée par Lucas Tiphine.

Illustration : un employé municipal désinfecte la rue située devant un bloc d’immeubles afin d’éviter la propagation du coronavirus, à Moscou, le 28 mars.
ANDER NEMENOV / AFP

April 22nd and 23rd in CNRS Paris 3 rue Michel Ange, 75 015

With participation of the German Aerospace (DLR)

New techniques like Artificial Intelligence (AI) are required to analyze, extract key information from and handle large and complex sets of multiple-source multiple-type ground-based, airborne and space-borne observations and numerical simulations for scientific studies and day-to-day applications.
CNRS organizes a 2-day workshop on artificial intelligence (AI), geophysics and the environment through invited keynotes, poster and discussion sessions. Invited presentations will also be given by German Aerospace Center (DLR) members. The three main sessions will focus on:  AI and Geophysics,  AI, Climate Change and Extremes,  AI and Natural Hazards.
The workshop aims at discussing on existing and new AI-based techniques and methodologies, and on current and up-coming AI-based applications in relation with Earth Observation. The main outcomes of the workshop should help identify key scientific and methodological issues to address the years to come and define a common roadmap.
Participation will be through invitation only. Interested persons are welcome to show their interest and propose a poster contribution through our website before April 9th (https://cnrsdlr2020.sciencesconf.org/).

>> For more information

>> Download the presentation

Crédits : © Sébastien CHASTANET/OMP/IRAP/CNRS Photothèque