Phiv, plateau d'histologie végétale

Recherche et thématique

L’objectif général de PHIV est le développement par l’innovation, des techniques de visualisation in situ et in vivo des principales molécules du vivant.

Nos projets de recherche s’articulent autour de deux axes principaux :

Axe 1 : La caractérisation par les techniques d’imagerie d’acteurs moléculaires impliqués dans les mécanismes de réponse et d’adaptation aux conditions abiotiques fluctuantes de l’environnement. Nos recherches visent notamment à étudier l’expression de gènes impliqués dans le transport d’ions : sodium, potassium (AtHKT, HcSKC, HcTRK), nitrate (rôle de transporteurs d’efflux de nitrate dans le fonctionnement stomatique ), fer (AtYSL, AtFer (stockage du fer)), métaux lourds comme le zinc et le nickel (TcYSL), dans le transport de l’eau (aquaporines), dans des conditions abiotiques contrastées, chez Arabidopsis thaliana et chez le riz. Mais aussi étude de gènes impliqués dans le déterminisme de la plasticité racinaire en réponse à des conditions de culture particulières (carence en phosphate, stress salin…).
Ces thématiques sont conduites en collaboration étroite avec les équipes concernées de l’UMR Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes (INRA Montpellier) et reposent essentiellement sur l’utilisation de 2 technologies, la localisation des ARN messagers par hybridation in situ et la localisation des protéines par immunocytochimie. L’équipe PHIV a développé et adapté ces techniques à l’étude de molécules faiblement exprimées dans les cellules, comme c’est généralement le cas avec les transporteurs d’ions, les facteurs de transcription, ou encore les hormones végétales (acide indole-3-acétique). Enfin ces approches reposent aussi sur une imagerie dynamique, par l’étude de l’expression des gènes dans des tissus de lignées transgéniques contenant des protéines de fusion entre les gènes d’intérêt et la GFP, en microscopie confocale et multiphonique.
En janvier 2009 le projet intitulé «Green Imaging: Coupling photon and proton imaging : towards a 3D functional imaging in plant » a été accepté par la fondation Agropolis (RTRA Montpellier). L’objectif général est de développer l’imagerie fonctionnelle des organes et des plantes en situation de stress en combinant les approches RMN et microscopie multiphotonique (collaboration avec la plate-forme d’imagerie RMN de l’INRA de Clermont-Ferrand-Theix).

Axe 2 : La caractérisation structurale et dynamique des méristèmes primaires qui contrôlent la croissance et le développement des plantes. Pour cela, nous développons les techniques d’imagerie 3D des méristèmes racinaires et caulinaires de façon à générer à partir d’images 2D, une reconstitution 3D porteuses d’informations structurales et fonctionnelles. Ces techniques font largement appel à la microscopie multiphotonique encore largement sous utilisée dans le domaine végétal. Dans un deuxième temps nous cherchons à élaborer à partir des reconstructions 3D obtenues en microscopie, des algorithmes de traitement de l’image (segmentation) pour en extraire l’information biologique d’intérêt. A partir des données acquises sur le riz, nous cherchons à établir un modèle géométrique 3D, générique du méristème, adaptable à différentes plantes et à différentes problématiques. Ce modèle à portée générique permettra la caractérisation géométrique complète des structures et la compréhension du fonctionnement du méristème en articulant géométrie, contraintes physique, physiologie et croissance (divisions et grandissement cellulaire). Cette étude est conduite en relation avec Yan Traas et avec l’équipe INRIA-CIRAD « Virtual Plant » pour la mise au point des algorithmes et la construction des modèles. (présence d’un thésard en cotutelle PHIV-Virtual Plant). Elle fait l’objet d’un financement sur projet (ATP méristème).

Nos actions visent à développer l’interface imagerie3D-modélisation pour favoriser l’intégration des connaissances issues de la génomique fonctionnelle aux programmes de modélisation du développement des plantes, enjeu primordial pour la maîtrise des plantes du futur.