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Stage:17
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Surfaces Cellulaires et Signalisation chez les Végétaux (UMR UPS-CNRS 5546)
Equipe d'accueil : « ROS et Peroxydases »
Encadrant(e)(s) : Christophe DUNAND dunand@scsv.ups-tlse.fr
Contexte:
Les espèces réactives de l’oxygène comme l’anion superoxide (O2•-) et le peroxyde d’hydrogène (H2O2) sont des sous produits du métabolisme cellulaire normal. Les ROS, produits à un niveau élevé, peuvent sérieusement compromettre l’intégrité des cellules mais ils sont aussi nécessaires pour déclencher les mécanismes de défense (“burst” oxydatif). Leurs implications en tant que molécules signal dans de nombreux processus physiologiques ont été observées chez les plantes. La production régulée de ROS semble donc être commune à un large panel de réponses adaptatives incluant les interactions pathogènes et symbiotiques chez les végétaux. Cependant aucune évidence expérimentale directe ne permet d’affirmer qu’ils jouent un rôle essentiel comme molécules signal durant les étapes précoces de l’interaction entre plantes et microorganismes.
Chez les plantes comme chez les animaux, la prévention de l’effet toxique des ROS et le contrôle de la signalisation par les ROS nécessite un vaste réseau de gènes (environ 150 gènes chez Arabidopsis) nommé “ROS gene network”. Plusieurs familles de protéines chez les plantes et les microorganismes régulent finement le niveau des ROS. Parmi celles-ci, les catalases (Kat), détectées chez tous les organismes peuvent réduire l’H2O2. D’autres protéines peuvent produire des ROS comme les NADPH oxydases (NOx/Rboh) ou détruire les ROS comme les glutathion peroxydases (GPx), les peroxyredoxines et les thioredoxines. Les peroxydases de Classe III (Prx) spécifiques des plantes, peuvent à la fois détruire et produire des ROS. Les protéines de ce réseau présentes chez les deux partenaires végétal et microbien de l’interaction sont associées à la régulation des ROS.
Des résultats préliminaires ont montré une production précoce de ROS par des plantules de Medicago en réponse à différents effecteurs provenant de microorganismes pathogènes ou symbiotique. Cette production intracellulaire est dépendante du Ca2+, d’une étape de phosphorylation et de l’activité enzymatique de NADPH oxydases.
Objectifs
Le projet a pour objectifs principaux (i) de définir précisément les caractéristiques de la “signature ROS” (tmax, amplitude, vitesse, forme) en réponse aux différents traitements, (ii) de déterminer si les protéines en amont de la signalisation « nod » et « myc » sont aussi impliquées dans la reconnaissance d’autres effecteurs, (iii) d’identifier à l’aide de mutants, les NADPH oxydases responsables de la production précoce de ROS , et (iv) de faire une étude de transcriptomique après traitements (à définir) en présence ou non de composés capables d’inhiber la production précoce de ROS
Ce projet repose principalement sur l’utilisation de deux microorganismes (le champignon symbiotique mycorhizien Glomus intraradices et l’Oomycète pathogène Aphanomyces euteiches) et de la plante modèle Medicago truncatula.