Transport de l’eau et aquaporines des plantes en milieu pauvre en oxygène

© 2018 Elsevier GmbH La privation d’oxygène a généralement des effets sur les plantes exposées aux inondations et au compactage du sol. L’hypoxie des racines qui en résulte a un effet immédiat sur les relations hydriques de la plante et perturbe l’équilibre hydrique. L’hypoxie inhibe le transport de l’eau dans les racines et déclenche la fermeture des stomates. Les réactions qui contribuent à l’inhibition de la conductivité et de la conductance hydraulique dans les racines (conductivité hydraulique de l’ensemble du système racinaire) sont complexes et font intervenir des changements dans la morphologie des racines et dans les fonctions des aquaporines. Les aquaporines (AQP) comprennent un groupe de protéines membranaires intrinsèques responsables du transport de l’eau ainsi que de certains petits solutés neutres et ions. Ils réagissent à un large éventail de stress environnementaux, y compris la privation d’O2, mais les mécanismes fonctionnels sous-jacents restent obscurs. Le transport de l’eau par les aquaporines est modifié par l’acidification du cytoplasme et l’épuisement de l’ATP nécessaire à la phosphorylation des aquaporines et aux fonctions membranaires. Le pH cytoplasmique, la phosphorylation et la concentration intracellulaire de Ca2+ contrôlent directement la perméabilité des AQP, ces facteurs étant tous sensibles à une privation d’O2. Cet article de revue porte sur les déterminants structuraux essentiels aux changements de conformation des pores des PAQ, qui permettront de mettre en évidence les mécanismes sous-jacents déclenchés par le stress dû à la privation d’O2. L’expression des gènes d'AQP est modifiée chez les plantes hypoxiques, ce qui pourrait constituer un mécanisme important, mais peu exploré, de la tolérance à l’hypoxie. En plus du transport de l’eau, les PAQ pourraient contribuer à la tolérance à l’hypoxie en ouvrant le passage à l’O2, au H2O2 et à l’acide lactique. La réponse des plantes à la privation d’O2, en particulier celles qui contribuent au maintien du transport de l’eau, est très complexe et requiert des signaux provenant des racines et des pousses qui entraînent la fermeture des stomates ou déclenchent des signaux qui succèdent à cette fermeture. L’éthylène, l’acide abscissique et peut-être d’autres facteurs hormonaux et molécules de signalisation pourraient jouer un rôle dans cette complexe réponse, selon des modalités qui restentà élucider.