Les senseurs de calcium dans la signalisation osmotique chez les plantes

Plant calcium sensors in osmotic signaling

Institut des Sciences du Végétal, CNRS UPR2355, 1 avenue de la Terrasse, 91198 Gif-sur-Yvette Cedex, France

Auteur de correspondance : boudsocq@isv.cnrs-gif.fr

Résumé

Le calcium est un second messager essentiel qui centralise les réponses à divers signaux développementaux et environnementaux. Les signatures calciques, spécifiques de chaque stimulus, sont perçues et décodées par divers senseurs de calcium qui induisent alors les réponses appropriées. La calmoduline est le médiateur de calcium le plus important et le mieux conservé chez les eucaryotes. D'autres senseurs spécifiques des plantes sont codés par des familles multigéniques comme les calcineurin B-like et les protéines kinases dépendantes du calcium. La fixation du calcium sur les senseurs induit un changement conformationnel qui modifie alors leur interaction avec des partenaires ou leur activité enzymatique. Les senseurs de calcium ainsi activés régulent leurs protéines cibles qui peuvent être impliquées dans la transduction du signal, comme des protéines kinases ou des facteurs de transcription, ou directement dans la protection cellulaire face aux dommages induits par les stress, comme des transporteurs d'ions ou des enzymes de détoxification. Le calcium joue un rôle important dans la signalisation osmotique induite par le froid, la sécheresse et la salinité. La multiplicité des senseurs de calcium végétaux associés aux diverses cibles cellulaires constituent un réseau de signalisation finement régulé qui induit des réponses de stress spécifiques et améliore la survie des plantes dans un environnement défavorable.

Abstract

Calcium is an essential second messenger that mediates plant responses to developmental and environmental clues. Specific calcium signatures are sensed and decoded by diverse Ca²⁺ sensors to induce appropriate downstream responses. Calmodulin is the most important and conserved Ca²⁺ transducer in all eukaryotes. Additional plant-specific sensors are encoded by multigene families, i.e. calcineurin B-like and Ca²⁺-dependent protein kinases. Calcium binding induces structural conformational changes in Ca²⁺ sensors, resulting in the modification of protein interaction or enzymatic activity. Activated Ca²⁺ sensors subsequently regulate downstream targets which can be involved in signal transduction, like protein kinases and transcription factors, or in direct cell protection from stress damages, like ion transporters or detoxification enzymes. Ca²⁺ plays an important role in osmotic signaling triggered by cold, drought and salinity. The multiplicity of plant calcium sensors associated with diverse cellular targets constitute a tightly regulated signaling network that induces specific stress responses to improve plant survival under unfavourable conditions.