Thèse Etude de l'Absorption Foliaire de Nitrate du Transport au Développement. H/F - 34

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Laboratoire de recherche : IPSiM - Institut des Sciences des Plantes de Montpellier
Direction de la thèse : Gabriel KROUK
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

Chez les plantes terrestres, le nitrate disponible dans le sol est absorbé par le système racinaire via des systèmes de transport finement régulés par la plante et largement étudiés (Vidal et al., 2020). Le prélèvement du nitrate du sol est supporté par le développement racinaire dont le développement est aussi finement régulé de manière à optimiser le cout en carbone en fonction de la demande en azote (Ruffel et al., 2025). Quand bien même l'absorption racinaire de nitrate est la fonction principale associée à l'acquisition d'azote, l'absorption d'ions minéraux dont le nitrate via la surface foliaire est documentée chez plusieurs espèces (Fernandez 2013). Dans les écosystèmes naturels, les espèces épiphytes, comme les Bromeliaceae, et certaines espèces aquatiques présentent le trait fonctionnel de nutrition foliaire accru (Benzing,1989. Nichols and Keeney, 1976). En agriculture, la nutrition foliaire est également un trait fonctionnel largement exploité, puisque la fertilisation foliaire est une pratique courante pour soutenir le rendement et la qualité des cultures (Ferrari et al., 2025, Niu et al. 2020). Néanmoins, dans la littérature n'existent ni de données relatives aux systèmes de transport responsables de l'acquisition foliaire du nitrate (systèmes de transport et régulateurs), ni des données concernant l'impact de l'acquisition de nitrate foliaire sur le développement des plantes. Des travaux récents réalisés au sein de l'équipe ont mis en évidence les propriétés physiologiques de l'acquisition foliaire de nitrate chez Arabidopsis thaliana ainsi que l'impact sur certains traits du développement foliaire. De plus, par une approche transcriptomique, un certain nombre de gènes potentiellement impliqués dans l'absorption foliaire ont été également identifiés (Debladis et al, en préparation). Le but de ce projet de thèse est d'avancer dans la compréhension des mécanismes permettant l'acquisition foliaire du nitrate à la base des potentielles modifications du développement. Dans un premier temps, on réalisera la caractérisation fonctionnelle des gènes codants des systèmes de transport identifiés dans l'approche transcriptomique, pour préciser leur rôle dans la nutrition foliaire (via une approche de génétique reverse). Il s'agira entre autre d'établir les types cellulaires exprimant spécifiquement cette fonction. Dans un deuxième temps, on étudiera l'impact de l'apport foliaire de nitrate sur le développement foliaire et racinaire, en posant une attention particulière au rôle de la signalisation hormonale (auxine et cytokinines). En effet, les voies de signalisation de l'auxine et des cytokinines sont impliquées dans le développement de racines et feuilles (prolifération et élongation cellulaire) en aval du signal nitrate (Pereyra et al, 2023, Krouk et al, 2016).
In fine, l'étude d'espèces possédant des systèmes racinaires peu ou pas ayant fonction d'ancrage plus que de transport de nutriments (par exemple les bryophytes, les épiphytes, et les plantes aquatiques, Raven et al, 2001) nous permettra d'explorer le trait fonctionnel de la nutrition foliaire d'un point de vue de l'évolution.

L'azote est un élément nutritionnel essentiel au développement des espèces végétales. Parmi les formes d'azote disponibles, le nitrate est la forme privilégiée pour une grande majorité d'espèces. On estime que 50% de l'azote fourni aux cultures est perdu dans l'environnement avec des effets négatifs en termes de pollution. Dans un contexte d'amélioration de la production végétale vers des pratiques plus respectueuses de l'environnement, la compréhension des processus physiologiques à la base de l'acquisition du nitrate par les plantes est depuis des décennies au centre des recherches visant à améliorer l'efficacité d'utilisation de l'azote (NUE). La fertilisation foliaire ne peut pas substituer les pratiques de fertilisation au sol mais peut participer à la diminution des pertes de molécules azotées dans l'environnement du fait de son utilisation via des applications ponctuelles et ciblées. Pour cette raison la compréhension des mécanismes qui en sont à la base sont essentiels à une utilisation plus raisonnée de cette pratique.

Réaliser une étude intégrative de la physiologie de l'absorption foliaire du nitrate qui explore d'une part les mécanismes moléculaires sous jacents, notamment les systèmes de transport et les régulateurs impliqués, et d'autre part l'impact sur le développement des parties aériennes et racinaires.

Les objectifs de ce projet seront atteints en utilisant plusieurs approches combinant biologie moléculaire, biologie cellulaire, génétique, biochimie et physiologie.