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Stage:103
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire de Recherche en sciences végétale (LRSV), UMR5546, 24 ch. Borde rouge Auzeville
Equipe d'accueil : Signalisation calcique cytosolique et nucléaire
Encadrant(e)(s) : Jean-Philippe Galaud (05 34 32 38 28; galaud@lrsv.ups-tlse.fr) / Didier Aldon (05 34 32 38 43; aldon@lrsv.ups-tlse.fr)
Comme tous les organismes vivants, les plantes sont continuellement exposées aux variations des paramètres de l’environnement (stress abiotiques, pathogènes) vis-à-vis desquels elles mettent en place des processus d’adaptation leur permettant de poursuivre leur cycle de développement et de reproduction. La mise en place de ces réponses repose sur la capacité des plantes à intégrer et à décoder ces signaux et s’il est à présent bien établi que le calcium joue un rôle essentiel dans ces réponses, la façon dont ces signaux calciques sont décodés, amplifiés et relayés reste encore mal connue. Les travaux de l’équipe d’accueil visent à identifier et à caractériser des acteurs de ces voies de signalisation dépendantes du Ca2+en portant un intérêt particulier sur la calmoduline et les Calmodulin-like protéines (CMLs). En effet, à côté de la forme typique de CaM, les plantes possèdent un répertoire particulier de protéines apparentées à la CaM, désignées CML (calmodulin-like) dont les rôles physiologiques restent inconnus pour la majorité d’entre elles. Nos travaux récents ont ainsi montré que CML9, une CML du groupe II d’Arabidopsis, agit comme un régulateur négatif des réponses aux stress abiotiques et en tant que régulateur positif des réponses aux contraintes biotiques (1, 2, 3).
Le sujet de M2R proposé s’inscrit dans la continuité de ces recherches et a pour objectif d’étendre les travaux aux autres CML du groupe II (CML8 et CML11) d’Arabidopsis pour lesquelles des données préliminaires laissent penser qu’elles pourraient être impliquées dans des réponses aux contraintes de l’environnement. L’objectif principal sera donc d’évaluer leur contribution à ces réponses et de préciser la nature des processus qu’elles contrôlent.
Pour cela, dans un premier temps des données d’expression précises concernant la régulation transcriptionnelle des gènes CML8 et 11 seront générées en réponse à des agents pathogènes virulents ou avirulents, à des composés éliciteurs de défense (PAMPS, toxines…) et à des phytohormones associées aux stress (Acide abscissique (ABA) acide salicylique (SA), méthyl-jasmonate (MeJA), éthylène). En effet, de nombreux travaux montrent que ces composés sont impliqués dans la coordination de réseaux de signalisation complexes activés lors des réactions de défense réponses aux stress biotiques. Ce travail sera réalisé par des approches moléculaires (qRT-PCR) couplées à l’analyse spatio-temporelle de l’expression génique grâce à des lignées transgéniques promoteur CML8 ou 11 :: gène rapporteur disponibles dans l’équipe.
Ces données constituent un pré-requis indispensable pour mener à bien l’analyse fonctionnelle. Celle-ci sera réalisée en utilisant les ressources génétiques mises en place dans l’équipe d’accueil (mutants alléliques, lignées sur-expresseurs). Par ailleurs, nous avons récemment généré des lignées transgéniques exprimant des microRNA artificiels visant soit à l’extinction du gène CML8, soit CML11, soit à l’ensemble des CML du groupe II. L’objectif du stage visera à caractériser ces lignées au niveau moléculaire (RT-PCR pour vérifier l’efficacité et la spécificité des constructions) et phénotypiques (analyse de la sensibilité/tolérance de ces lignées en réponse à l’inoculation par deux bactéries phytopathogènes, Pseudomonas syringae ou Ralstonia solanacearum (en collaboration avec équipe Y. Marco, LIPM)..
De façon intéressante, bien que CML8 et CML11 présentent une forte identité au niveau de leurs séquences protéiques, les résultats acquis montrent que la sur-expression de CML8 confère une meilleure tolérance à Ralstonia (bactérie tellurique) alors que la sur-expression de CML11 confère une meilleure tolérance à P. syringae (bactérie épiphyte). Ces données bien que préliminaires indiquent ces deux CMLs très proches, CML8 et CML11, ne présentent pas de redondance fonctionnelle entre-elles ni avec CML9 et qu’elles joueraient des rôles spécifiques en tant que médiateurs positifs dans la mise en place de réactions de défense chez Arabidopsis. A terme le projet tentera de positionner les CMLs du groupe II dans les voies de signalisation connues permettant la mise en place de réactions de défenses et à déterminer les processus cellulaires régulés par ces CMLs en recherchant leurs protéines cibles (perspective de projet de thèse).
Ce projet s’inscrit dans la continuité des travaux réalisés dans l’équipe d’accueil sur les protéines à motif EF-hand. L’ensemble des résultats acquis permettra de montrer la contribution respective des CML du groupe II dans les réponses aux contraintes de l’environnement en abordant les processus cellulaires qu’elles régulent et de comprendre comment est assurée la spécificité des réponses via le calcium. Ce travail apportera des résultats originaux sur les réseaux de régulations associés aux CMLs activées par les facteurs biotiques de l’environnement.
Références de l’équipe
(1) Magnan F., Charpenteau M., Sotta B., Ranty B., Galaud J.P., Aldon D. (2008) Mutations in AtCML9, a CaM-like protein from Arabidopsis thaliana, alters plant responses to abiotic stress and ABA. Plant J., 56 : 575-589.
(2) Leba L.J., Cheval C., Ortiz-Martin I., Ranty B., Beuzon C., Galaud J.P., Aldon D. (2012) CML9, an Arabidopsis calmodulin-like protein, contributes to plant innate immunity through a flagellin-dependent signaling pathway. Plant J. (in press)
(3) Leba L.J., Perochon A., Cheval C., Ranty B., Galaud J.P., Aldon D., 2012. CML9, a multifunctional Arabidopsis thaliana calmodulin-like protein involved in stress responses and plant growth? Plant Signaling & Behavior (sous presse)
- Ranty B., Cotelle V., Galaud J.P., Mazars C., 2012 Nuclear calcium signaling and its involvement in transcriptional regulation in plants. In Advances in Experimental Medicine and Biology, Calcium Signaling, Springer, 740 :1123-1144.
- Perochon A., Aldon A., Galaud J.P., Ranty B., 2011. Calmodulin and calmodulin-like proteins in plant calcium signalling. Biochimie 93: 2048-2053.
- Masclaux F. and Galaud J.P.2010. Heat-inducible RNAi for gene functional analysis in plants. In Methods in Molecular Biology “RNAi and Plant Gene Function Analysis”, Humana Press, 2011, 744, 37-55.
- Perochon A, Dieterle S, Pouzet C, Barre A, Aldon D, Galaud JP, Ranty B.2010. Interaction of a pseudo-response regulator with a calmodulin-like protein. BBRC 2010, 398, 747-751
- Ranty B., Aldon D., Galaud J.P. (2006) Plant calmodulins and calmodulin-related proteins: multifaceted relays to decode calcium signals. Plant Signaling & Behaviour, 1: 96-104.
- Perruc E., Charpenteau M., Ramirez B., Jauneau A., Galaud J.P., Ranjeva R., Ranty B. (2004) A novel calmodulin-binding protein functions as a negative regulator of osmotic stress tolerance in Arabidopsis thaliana seedlings. Plant J. 38: 410-420.