Une étude, dont les résultats intitulés «Dynamic measurement of cytosolic pH and [NO₃⁻] uncovers the role of the vacuolar transporter AtCLCa in cytosolic pH homeostasis» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis, grâce à des sondes fluorescentes intracellulaires, de révéler une nouvelle facette des mécanismes de transport d’ions contrôlant l’ouverture des stomates, par deux cellules de garde qui délimitent ces pores impliqués dans les échanges gazeux des plantes terrestres avec l’atmosphère.

Concrètement, «les cellules de garde sont capables de réguler l’ouverture du pore stomatique en réponse au stimuli environnementaux» par un mécanisme qui «repose sur le transport d’ions (H⁺, K⁺, Cl^-, NO₃^- et malate^2-) dans les cellules de garde pour en modifier la pression de turgescence». Cependant, alors que ce mécanisme «fait l’objet d’intenses études depuis des décennies», de nombreux aspects «restent obscurs et constituent une limite pour notre compréhension de la physiologie des stomates».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée «utilise des approches de biologie cellulaire de pointe» pour analyser «le rôle des compartiments intracellulaires dans la physiologie des stomates». Plus précisément, une sonde fluorescente ratiométrique a été mise au point «pour visualiser simultanément la dynamique du pH et du nitrate intracellulaire dans les cellules de garde de la plante modèle Arabidopsis thaliana».

Cette approche a permis de montrer «que AtCLCa, un échangeur d’ions localisé sur la vacuole, a une influence majeure sur les conditions ioniques du cytosol de la cellule de garde», une influence qui «pourrait être à l’origine du rôle de AtCLCa dans le contrôle de l’ouverture et fermeture des stomates». Cette observation «met en évidence les connections existantes entre les conditions ioniques des différents compartiments intracellulaires des cellules de garde».

Comme «l'échangeur d’ions vacuolaire AtCLCa appartient à une classe de protéines, les CLC (Chloride Channel), qui est présente chez tous les organismes, de la bactérie aux humains en passant par les plantes» (ainsi, dans les cellules des mammifères «les échangeurs CLC sont localisés dans des compartiments subcellulaires tels que les lysosomes»), la découverte «qu’un CLC eucaryote influence les conditions dans le cytosol suggère une nouvelle interprétation du rôle de cette classe de protéines qui, chez l’homme, sont souvent impliquées dans des maladies génétiques graves qui touchent les reins (e.g. la maladie de Dents) ou les os (e.g. l’ostéopétrose)».

Au bout du compte, ces travaux, qui «permettent de mieux comprendre le fonctionnement du stomate, structure fondamentale pour la fixation du CO₂ par la photosynthèse et pour la résistance des plantes à la sécheresse», seront utiles dans la sélection de «variétés végétales alliant productivité et un besoin en eau réduit, un enjeu essentiel pour les années à venir».