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Stage:6
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : UMR5546 CNRS-UPS
Equipe d'accueil : Signalisation Calcium dans l’Adaptation des Plantes à l’Environnement
Encadrant(e)(s) : Didier ALDON, aldon@scsv.ups-tlse.fr , tel : 05-62-19-35-43
Du fait de leur immobilité, les plantes disposent de réseaux de régulation complexes qui leur permettent de s’adapter aux variations de l’environnement. Parmi ces voies de signalisation, le calcium participe, en tant que second messager, à la régulation de divers aspects du développement des plantes et de leur adaptation à l’environnement. Ainsi, il est bien établi que de nombreux stimuli (hormones, stress abiotiques, pathogènes, symbiotes) engendrent des variations du taux de calcium dans la cellule végétale, et qu’un large répertoire de protéines de signalisation contribue à la conversion de ces signaux calciques en réponses cellulaires. Les travaux menés dans l’équipe d’accueil visent à évaluer l’importance de certains senseurs de Ca2+ dans les réponses des plantes aux modifications de leur environnement biotique et abiotique, et à définir les bases moléculaires de ces voies de signalisation.
Parmi les protéines capables de prendre en charge et de décoder ces signaux calciques, on trouve la calmoduline (CaM) qui est une protéine présente chez tous les organismes eucaryotes. Sous l’effet du calcium, la CaM subit un changement de conformation qui lui permet d’interagir et de moduler l’activité des protéines cibles. A côté de la forme typique de CaM présente chez tous les organismes, les plantes possèdent un répertoire particulier de protéines apparentées à la CaM, désignées CML (calmodulin-like) dont les rôles physiologiques sont dans la plupart des cas inconnus. Notre équipe a engagé l’analyse de plusieurs CML dont AtCML9, une CML d’Arabidopsis thaliana pour laquelle une approche de génétique inverse a été réalisée et à permis de montrer son importance dans la physiologie des plantes.
Objectifs du projet
Le sujet de M2R se propose de poursuivre l’analyse fonctionnelle d’AtCML9 et d’initier la caractérisation fonctionnelle d’une CML proche chez A. thaliana. Les travaux dans l’équipe d’accueil ont révélé que des lignées mutantes, knock-out pour le gène AtCML9, sont altérées dans leurs réponses à un stress abiotique et à une phytohormone, l’acide abscissique (Magnan et al., 2008). Par ailleurs, une altération des réponses des lignées Ko cml9 vis-à-vis de la bactérie phytogène P. syringae est également observée (LJ Leba , Thèse en cours). Ces données suggèrent qu’AtCML9 serait un point de convergence entre différentes voies de signalisation déclenchées par des contraintes abiotiques et biotiques.
Le sujet de M2R proposé s’inscrit dans la continuité de ces recherches et a pour objectif de comprendre la contribution d’AtCML9 dans la mise en place des réactions de défense. Ce projet sera réalisé sur la plante modèle Arabidopsis thaliana, en utilisant les ressources génétiques mises en place dans l’équipe d’accueil (mutants alléliques, lignées mutantes complémentées ou sur-expresseurs). Il est bien établi que la coordination des réactions de défense chez une plante fait intervenir la production de composés hormonaux tels que l’ABA, l’acide salicylique (SA), le méthyl-jasmonate (MeJa). Dans le cadre de ce projet, les dosages du SA, de l’ABA et du MeJa, des composés associés à ces réactions seront entrepris afin de comparer leurs niveaux dans les différents génotypes disponibles et ainsi de préciser si les réponses différentielles constatées peuvent s’expliquer par une «dérégulation» hormonale. Ces dosages seront réalisés en collaboration avec la plateforme de biochimie de notre laboratoire en utilisant des techniques de chromatographie (UPLC ESI MS/MS). Les mutants cml9 présentent également une plus grande sensibilité à un traitement par le methyl-viologen, un composé connu pour provoquer une augmentation la teneur endogène en espèces réactives de l’oxygène (ROS). Une attention particulière sera apportée à l’analyse du contrôle de l’homéostasie des ROS dans les différents fonds génétiques disponibles. La détection et la quantification de la production d’espèces réactives de l’oxygène seront réalisées lors d’une interaction avec un organisme pathogène ou en réponse à des éliciteurs. De même les capacités de détoxication des ROS dans ces plantes seront évaluées. La production de composés antimicrobiens comme les phytoalexines sera également analysée en d’intéressant plus particulièrement à la production de camalexine lors de réactions de défense dans nos différents génotypes. Ces travaux permettront d’appréhender le rôle d’AtCML9 dans les mécanismes de tolérance des plantes à différents stress et de préciser la nature des processus régulés par cette protéine.
Une deuxième partie du projet s’attachera à initier l’analyse fonctionnelle d’une protéine cible d’AtCML9. Une recherche sans a priori des partenaires protéiques d’AtCML9 a été entreprise par des approches de double-hybride et le criblage d’une banque d’expression. Ces cribles ont permis d’identifier des partenaires potentiels (A. Perochon, Thèse). Parmi ces interactants « potentiels », nous avons identifié des facteurs de transcription et des protéines nucléaires, ce qui est compatible avec la localisation subcellulaire que nous avons définie pour AtCML9. Le projet de M2R aura pour objectif d’initier l’analyse fonctionnelle d’une de ces cibles en utilisant des outils génétiques générés dans l’équipe (des lignées promoteurs-GUS, des lignées Knock-out et des lignées transgéniques d’Arabidopsis sur-expresseurs).
References
*Magnan, F., Ranty, B., Charpenteau, M., Sotta, B., Galaud, J.P. and Aldon, D. (2008) Mutations in AtCML9, a calmodulin-like protein from Arabidopsis thaliana, alter plant responses to abiotic stress and abscisic acid. Plant J, 56, 575-589.
*Ranty B., Aldon D., Galaud JP. (2006) Plant Calmodulins and Calmodulin-Related Proteins: Multifaceted Relays to Decode Calcium SignalsPLANT SIGNALING & BEHAVIOR 1(3):96-104.