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Stage:157
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales – UMR 5546 CNRS/UPS – Pôle de Biotechnologie végétale – 24 chemin de Borderouge – Auzeville
Equipe d'accueil : Protéines pariétales et développement (responsable Elisabeth JAMET)
Encadrant(e)(s) : Hervé CANUT, chargé recherches CNRS, Tel 0534323859, mail canut@lrsv.ups-tlse.fr
La paroi donne une enveloppe rigide à la cellule végétale. Elle renferme des polysaccharides complexes majoritaires en masse (cellulose, hémicelluloses, pectines), des lignines dans certains types cellulaires, des protéines structurales ou enzymatiques. La paroi est une structure dynamique : la composition et la structure des parois sont régulées au cours du développement et en réponse aux contraintes environnementales, ainsi chaque type cellulaire est entouré d’une paroi qui lui est spécifique. Les protéines sont des acteurs de cette dynamique en participant à l’assemblage et au remodelage des polysaccharides, à la signalisation cellulaire.
La paroi permet notamment aux cellules de résister à la pression de turgescence, force motrice de l’élongation cellulaire : au cours de ce processus, les étapes de relaxation, d’intégration de nouveaux constituants et de consolidation de la paroi doivent être parfaitement coordonnées pour maintenir l’intégrité de la paroi et éviter une rupture de la cellule. Un système de surveillance et des senseurs de l’intégrité de la paroi doivent assurer cette coordination et sont actuellement recherchés chez les plantes (4).
La paroi est également la première ligne de défense lors de l’attaque de pathogènes. Ces derniers possèdent de nombreuses enzymes de dégradation des polysaccharides de la paroi qui, souvent, sont des facteurs de virulence clé pour les pathogènes. En retour, la détection de brèches dans l’intégrité de la paroi contribue à l’induction des défenses des plantes. Le système de surveillance et les senseurs de l’intégrité de la paroi sont certainement impliqués dans les interactions plantes-pathogènes.
En réponse aux perturbations de la paroi, les cellules modifient leur expression génique, accumulent des lignines ou/et des pectines dans la paroi. Un arrêt de croissance peut être même observé lors de l’inhibition de la biosynthèse de cellulose. En particulier, la biosynthèse induite de lignines est dépendante d’espèces activées d’oxygène (ROS) et de l’acide jasmonique (JA) (3).
Au laboratoire, nous étudions un récepteur lectine-kinase (LecRK) d’A. thaliana (At5g60300) dont le domaine extracellulaire est de type lectine de Légumineuses. Il est un acteur potentiel d’un système de surveillance de l’intégrité pariétale :
- At5g60300 est localisé au niveau des contacts paroi-plasmalemme (brins d’Hecht) mis en évidence lors de la plasmolyse des cellules (1).
- une expression forte du gène At5g60300 est observée dans les tissus en croissance (apex racinaires, hypocotyles étiolés, radicule en émergence lors de la germination), et une induction rapide et transitoire lors de l’infection par des pathogènes.
- deux allèles de lignées mutantes d'A. thaliana pour At5g60300 (insertion d'un ADN-T) ont été caractérisés: ils présentent une plus grande susceptibilité aux pathogènes (2,5). At5g60300 assure le contrôle de certaines défenses de la plante via une régulation de la voie de signalisation JA.
L'objectif du projet M2R, qui se développera ensuite sur un projet de thèse, vise à révéler un phénotype associé au LecRK At5g60300, et engager une étude transcriptomique ciblée. Les points suivants seront abordés:
- Rechercher un dépôt de lignine ectopique dans les lignées d’A. thaliana ko ou sur-exprimant At5g60300, en réponse à une perturbation de la paroi (déficience en cellulose). Une attention particulière sera portée aux racines, hypocotyles étiolés et radicule en émergence.
- Mesurer la transcription de gènes impliqués dans la biosynthèse de lignine ectopique et les voies de signalisation associées (ROS, JA) dans les tissus concernés. Les données de transcriptomique publiées seront également analysées.
Techniques mises en œuvre pour la réalisation du projet
- Biologie moléculaire (extraction ARN, PCR, Q-RT-PCR,…)
- Biologie cellulaire (microscopie en champ clair, confocale)
Bibliographie
1- Gouget et al 2006 Plant Physiol 140, 81
2- Bouwmeester et al 2011 PLoS pathog 7, e1001327
3- Denness et al 2011 Plant Physiol 156, 1364
4- Wolf et al 2012 Annu Rev Plant Biol 63, 381
5- Balagué et al soumis pour publication