MECHA

Example d’exercie pour le modèle MECHA. Exemple créé par Valentin Couvreur et Valentine Calay (Faculté des bio-ingénieurs, UCL)

Petite vidéo explicative sur MECHA:

Le contexte

Vous êtes un chercheur tentant de découvrir une variété de mil plus tolérante à la sécheresse. Vous soupçonnez que les aquaporines (canaux à eau) sont des régulateurs clés dans l’augmentation de la disponibilité en eau pour la plante via la modification de la perméabilité racinaire. Peu de variabilité existe dans les gènes régulant l’expression des aquaporines chez les variétés de mil à haut potentiel (« V0 »). Par contre, cette variabilité existe dans la nature, et il vous est possible de croiser la variété à haut potentiel avec des variétés naturelles (« V1-4 ») afin d’importer de nouveaux gènes dans le pool existant.

Vous disposez de variétés portant les caractéristiques suivantes :

  • V1 : Expression des aquaporines augmentée dans l’épiderme (première couche cellulaire à la surface de la racine), doublant la perméabilité des membranes épidermales ;

  • V2 : Expression des aquaporines augmentée dans le cortex (tissu contenant la plus grande surface cellulaire), doublant la perméabilité des membranes corticales ;

  • V3 : Expression des aquaporines augmentée dans l’endoderme (tissu supportant le cadre de Caspary), doublant la perméabilité des membranes endodermales ;

  • V4 : Expression des aquaporines augmentée dans le parenchyme xylémien (tissu entourant les vaisseaux xylémiens), doublant la perméabilité des membranes dans la stèle ;

root cross section Illustration de Fred Bouché [https://doi.org/10.6084/m9.figshare.4688752.v1]

Les questions

Créer une variété hybride rassemblant les gènes d’intérêt demande beaucoup de temps, et réaliser une étude préalable à l’aide d’un outil de modélisation permet de tester à priori quel croisement serait le plus prometteur pour modifier la perméabilité racinaire.

Aidez-vous de MECHA pour répondre aux questions suivantes et développez des explications :

  • Quel est l’impact de la subérisation de l’endoderme sur la perméabilité racinaire ?

  • Quel hybride (V0 – V?) permettrait à priori d’augmenter le plus la perméabilité racinaire dans la zone comportant un cadre de Caspary non subérisé ?

  • Comment varie la perméabilité de cet hybride par rapport à la variété V0, dans la zone plus mature où l’endoderme est subérisé ?

  • Quels facteurs autres que les aquaporines limitent la perméabilité racinaire ?