ARC "Nutrition and circadian rhythms in plants"

Bien que les rythmes circadiens (d'une période proche de 24h) soient connus depuis l'antiquité, le mécanisme moléculaire à l'origine des ces rythmes n'a été mis en évidence que récemment. Ces rythmes, régulés par une horloge circadienne (ou horloge biologique), remplissent des fonctions physiologiques fondamentales et sont présents chez de nombreux organismes, des cyanobactéries à l'homme en passant par les végétaux. L'horloge biologique de la plante est influencée par de nombreux facteurs externes comme la température ou l'alternance jour/nuit. Cette horloge régule également différents messagers secondaires (comme le calcium) qui à leur tour influencent la croissance et le développement de la plante. L'influence des apports nutritifs sur cette horloge et, inversement, l'influence de l'horloge sur la prise de nutriments sont jusqu'à présent peu comprises.

Le but de cette ARC est d'étudier comment la nutrition minérale, les rythmes circadiens et le calcium interagissent et régulent la croissance d'une plante modèle: l'Arabidopsis. Les chercheurs du Laboratoire de Physiologie et de Génétique Moléculaire des Plantes (Faculté des Sciences) - Nathalie Verbruggen, Christian Hermans - examinent, entre autres,l'expression des gènes de l'horloge circadienne selon la disponibilité en magnésium, minéral choisi comme nutriment prioritaire. L'équipe de l'Unité de Chronobiologie (UTC, Faculté des Sciences) - Jean-Christophe Leloup, Geneviève Dupont, Didier Gonze, Albert Goldbeter - analyse ensuite les données expérimentales à partir de méthodes bioinformatiques et construit des modèles théoriques permettant de reproduire les observations expérimentales et de prédire le comportement de la plante lors de carence/excès de certains nutriments. Ces prédictions théoriques seront ensuite testées expérimentalement par le LPGMP, afin de valider le modèle proposé.

Une meilleure compréhension des mécanismes qui régule l'horloge biologique peut permettre à plus long terme d'augmenter la production des plantes cultivées de manière durable, en optimisant les conditions de croissance ou l'apport de pesticides en fonction des rythmes circadiens de la plante.


Jean-Christophe LELOUP

Faculté des Sciences

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