Le cuivre est un ion métallique essentiel à la plante de par ses rôles clés dans de nombreux processus cellulaires dont la photosynthèse. Chez Arabidopsis, près de la moitié du cuivre cellulaire est localisée dans le chloroplaste où ce métal est majoritairement associé à deux enzymes, la superoxyde dismutase à cuivre et la plastocyanine. Cette dernière étant indispensable à la photosynthèse, l’adressage du cuivre aux chloroplastes est vital pour la plante.
Les ATPases de type PIB sont des protéines transmembranaires permettant le transport de métaux de part et d’autre d’une membrane en utilisant l'énergie fournie par l'hydrolyse d’une molécule d'ATP. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, trois ATPases de type P1B (HMA1, HMA6 et HMA8) sont impliquées dans l’homéostasie du cuivre dans le chloroplaste. HMA1 et HMA6 sont localisées dans l’enveloppe des chloroplastes et HMA8 dans les thylacoïdes. Nous avions montré que HMA6 est un transporteur de forte affinité pour le cuivre monovalent [1], et que HMA1 constitue une voie additionnelle d’import du cuivre, essentielle en condition de stress lumineux [2].
Afin de mieux comprendre les rôles respectifs de HMA1 et HMA6 dans l'homéostasie du cuivre chloroplastique, nous avons produit de nouvelles lignées affectées dans l’expression de ces deux ATPases (un double mutant hma1 hma6 et un mutant hma6 surexprimant HMA1). Nous avons ainsi montré [3] que le cuivre pouvait être importé dans le chloroplaste par un troisième transporteur inconnu de l’enveloppe ayant une faible affinité pour le cuivre. D’autre part, ils ont démontré que HMA1 et HMA6 ont des fonctions non redondantes et que le cuivre importé par ces deux ATPases est probablement délivré à des protéines cibles via l’implication d’au moins deux métallo-chaperonnes différentes.
Ces résultats suggèrent que le contrôle de l'homéostasie du cuivre chloroplastique requiert au moins trois systèmes de transport indépendants dans l’enveloppe et une régulation fine de ces voies d'import du cuivre afin d’alimenter les besoins liés à la photosynthèse et aux mécanismes de résistance aux stress oxydatifs.
Dans le chloroplaste, la plastocyanine, une protéine essentielle à la photosynthèse, utilise le Cu comme cofacteur. Le double mutant hma1 hma6 (B) bien que présentant un fort retard de croissance par rapport à une plante sauvage (A) est viable. Ceci montre que le Cu est toujours importé dans le chloroplaste pour alimenter la plastocyanine et suggère donc l’existence d’une troisième voie d’import pour ce métal.