Expression des aquaporines en réponse à la lumière

Afin de voir si les variations de conductance hydraulique foliaire pouvaient s’expliquer par une implication éventuelle des aquaporines dans ce phénomène, nous avons recherché des variations dans l’expression des PtMIP en réponse à la lumière. Les plantes avaient été acclimatées à l’obscurité au préalable pendant deux jours comme dans l’expérience de Nardini et al. (2005) sur le tournesol afin d’éliminer toute influence d’un rythme endogène de régulation de Kleaf et de l’expression des aquaporines. D’après les résultats d’expression tissus-spécifique des PtPIP1 et PtPIP2 obtenus chez Populus

trichocarpa, un compromis a été fait pour les prélèvements des feuilles. Les résultats

présentés dans la première partie de ce travail indiquent une expression différentielle de la plupart des PtPIP suivies. Une différence dans le stade de développement des feuilles prélevées aurait pu conduire à des interprétations erronées. Il a donc été décidé de prélever les 3 premières feuilles complètement développées depuis l’apex. Les réponses de faibles intensités ont certainement été gommées par ce compromis mais, les observations de réponses importantes sont légitimées.

L’étude de ces profils d’expression relative fait ressortir 3 groupes de gènes (Figure 16 A à N). L’expression de certains gènes ne semble pas affectée par le traitement, d’autre part, on distingue des gènes qui semblent induits avec un maximum à la fin de la période d’éclairement et d’autres pour qui on observe le maximum d’expression en fin de cinétique.

Figure 16 : Expression relative des PtPIP en réponse à la lumière par qPCR

Chaque point de cinétique évalue l’expression relative de chaque isoforme entre le point de cinétique considéré et le temps 0. Les plantes ont été acclimatées à l’obscurité 48 heures avant les mesures. Au bout de deux heures à la lumière, les plantes ont été replacées à l’obscurité.

Parmi les gènes dont l’expression ne semble pas affectée au cours de la cinétique, on trouve PtPIP1-D, PtPIP2-A, PtPIP2-C et PtPIP2-D. PtPIP1D avait une expression quasiment indétectable dans les feuilles dans les expériences de caractérisations des compositions en PIP des organes (Figures 11 et 12), il semble que le traitement n’influe pas sur l’expression de cette isoforme au niveau des feuilles sauf pour la deuxième répétition biologique de P.

trichocarpa qui montre une variation de l’expression de cette isoforme avec un maximum une

heure après le retour à l’obscurité (Figure 16 D). Cela dit cette répétition biologique se comporte souvent d’une façon différente de la première répétition biologique de P.

trichocarpa.

Les transcrits de PtPIP1-B, PtPIP1-E et PtPIP2-G semblent être faiblement accumulées au cours de la cinétique indépendamment de l’éclairage (Figure 16 B et L). Une raison qui peut être avancée est que l’induction s’est produite en début de cinétique en réponse à l’éclairement, qu’il s’agissait d’une réponse plus lente et non inhibée lors du retour à l’obscurité.

L’isoforme PtPIP1-A semble induite au cours de l’éclairement (Figure 16 A). L’expression relative de cette isoforme atteint son maximum d’expression au bout de deux heures d’éclairement pour 3 des 4 mesures puis diminue lorsque les plantes sont à nouveau à l’obscurité. Dans le cas de la deuxième répétition biologique de P. trichocarpa, le maximum est atteint à la mesure suivante, soit au bout d’une heure d’obscurité. D’après la figure 11, cette PtPIP1 est l’isoforme la plus exprimée des PIP1 étudiées. Ces observations prêtent à PtPIP1-A un rôle de premier plan en conditions normales mais également une contribution variable, potentiellement liée à la lumière. Le fait que les deux espèces répondent de façon similaires indiquent que le fonctionnement de cette MIP est potentiellement conservé et fondamental pour le genre Populus. On peut opposer à cette observation les résultats de l’expression relative de l’isoforme PtPIP1C (Figure 16 C) où le maximum de l’expression relative de P. nigra observé au bout de deux heures d’éclairement ne correspond pas à celui de P. trichocarpa.

Au bout de 2 heures d’éclairement, l’isoforme PtPIP2-E (Figure 16 J) est induite par un facteur 8 chez P. trichocarpa et par un facteur de 11,6 chez P. nigra. Les deux répétitions biologiques de P .nigra donnent pour PtPIP2-F des profils d’expression assez similaires avec une induction d’un facteur 11,5 au bout des deux heures d’éclairement (Figure 16 K). Cette induction ne se retrouve pas de façon aussi importante chez P. trichocarpa.

PtPIP2-I qui n’était que très peu exprimée dans les feuilles montre un profil surprenant en dent de scie chez P .nigra (Figure 16 M). Cette isoforme ne semble quasiment pas

exprimée chez P. trichocarpa. Ainsi, un premier pic d’induction à lieu au bout de 15 à 30 minutes d’éclairement. Un second pic a lieu au bout de deux heures d’éclairement pour l’une des répétitions et au bout d’une heure après le retour à l’obscurité pour l’autre répétition. Ainsi, l’expression de PtPIP2-I chez P. nigra semble influencée par un autre facteur que la lumière seule.

L’ensemble de ces résultats montre une régulation différentielle de certains gènes PtPIP en réponse à la lumière chez les deux espèces de peupliers testées ; ceci pourrait peut être expliquer les différences de réponse à la lumière de la conductance hydraulique foliaire chez ces deux espèces.

Même si les deux répétitions biologiques donnent des valeurs d’expression relative parfois différentes, elles permettent de mettre en évidence des tendances : l’expression de certains gènes est modifiée positivement par notre traitement. Par la suite, nous allons pouvoir focaliser notre attention sur ces isoformes particulières lors de la répétition de cette expérience et au cours d’autres expériences.