Ions calcium (Ca²⁺) sont des molécules de signal importantes pour relayer les informations autour et entre les cellules. Chez les plantes, les signaux calciques sont impliqués dans de nombreux processus, notamment la croissance cellulaire, les réponses au stress environnemental (par exemple, une teneur élevée en sel dans le sol) et la défense contre les microbes pathogènes. La semaine dernière, de nombreux chercheurs étudiant les signaux calciques dans les plantes se sont réunis au Rencontre Calcium Signalisation Plante 2014 à Munster, en Allemagne.

J'ai beaucoup apprécié la réunion. C'était formidable d'entendre parler des recherches en cours et de constater les avancées réalisées dans ce domaine depuis la précédente réunion en 2010. De nombreuses recherches passionnantes ont été présentées lors de la conférence, mais je me contenterai d'en mentionner quelques-unes parmi mes préférées.

Les ondes calciques à longue distance dans les racines des plantes ont été discutées du point de vue d'un biologiste (Simon Gilroy, Université du Wisconsin), puis un physicien (Matthieu J Evans, Centre John Innes). Le groupe de recherche de Gilroy a découvert que le traitement des racines des plantes avec du sel (NaCl) active le calcium rapide (Ca²⁺) ondes qui se déplacent à des vitesses d'environ 400 µm/s de la racine à la pousse (1). Des niveaux élevés de sel peuvent être nocifs pour les plantes et la vague de calcium est susceptible d'être impliquée dans l'activation des réponses au stress de la plante entière qui aident la plante à survivre dans ces conditions. Dans la vidéo ci-dessous, la vague est visible sous la forme d'un changement de couleur du jaune (faibles niveaux d'ions calcium) au rouge (niveaux élevés d'ions calcium).

Evans a ensuite présenté le modèle mathématique qu'il développe à partir des données biologiques de Gilroy. Bien que ce modèle soit une simplification de ce qui se passerait dans une plante, il correspond assez bien aux données biologiques actuelles. Grâce à ce modèle, il est possible de formuler des prédictions que le groupe de recherche de Gilroy peut désormais tester sur les plantes.

Les signaux calciques sont détectés par des protéines liant le calcium, qui activent ou inactivent ensuite des réponses cellulaires en aval. Les plantes possèdent une multitude de protéines liant le calcium, regroupées en plusieurs types. La raison pour laquelle les plantes ont besoin d'autant de protéines liant le calcium reste en partie un mystère. Lors de la réunion, Jürg Kudla (WWU Münster, Allemagne) a présenté des données susceptibles de répondre à cette question. Il a découvert que deux protéines de liaison au calcium, issues de familles différentes, agissent en synergie pour activer une réponse cellulaire en aval. Bien que les deux protéines puissent activer la réponse individuellement, un niveau d'activation bien plus élevé était atteint en présence des deux.

Les chercheurs ont accès à plusieurs outils pour visualiser les signaux calciques dans les cellules. Mélanie Krebs (Université de Heidelberg) a discuté de son travail d'adaptation des capteurs de calcium GECO, qui ont d'abord été développés pour être utilisés dans des cellules animales (2), pour une expression à divers endroits dans les cellules végétales. Les GECO sont plus sensibles que d'autres rapporteurs de calcium tels que Caméléon YC3.6. Krebs a démontré qu'ils pouvaient être utilisés pour visualiser certains changements de calcium dans des cellules individuelles qui n'avaient été observés auparavant qu'au niveau de la plante entière/de l'organe.

Mes deux autres conférences préférées portaient sur le rôle du calcium dans le développement des plantes. Jose Feijo (Université du Maryland) ont discuté du rôle du calcium dans la croissance du tube pollinique pendant la fécondation. Juste après, alex webb Un chercheur de l'Université de Cambridge a présenté ses travaux sur le rôle du calcium dans l'horloge circadienne, cette horloge interne qui permet aux plantes de coordonner leur croissance et leur métabolisme avec l'alternance jour-nuit. En parallèle des conférences, des séances d'affichage étaient organisées, offrant aux chercheurs un espace d'échanges plus informel sur leurs travaux.

La réunion a été une occasion vraiment utile pour la communauté de recherche sur la signalisation du calcium végétal de se réunir et je tiens à remercier le comité d'organisation pour tout le travail acharné qu'il a consacré à son organisation.

Références

1) Choi et al (2014) Les ondes Ca2+ induites par le stress salin sont associées à une signalisation rapide et longue distance de la racine à la pousse chez les plantes. PNAS. PMID : 24706854
2) Zhao et al (2013) Une palette élargie d'indicateurs Ca2+ génétiquement codés. PubMed centrale. PMID : 21903779