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Signalisation de la lumière et des chloroplastes

Publié le 30 mai 2018
​Le rôle de signalisation de la lumière et des chloroplastes dans l’adaptation des plantes et des algues au stress environnemental.

 

Le chloroplaste au coeur du métabolisme énergétique

Le chloroplaste est un organite essentiel qui est le siège de la photosynthèse des plantes vertes et des algues. En captant et en convertissant l'énergie lumineuse du soleil la photosynthèse constitue la principale source d'énergie pour la biosphère tout entière. Les chloroplastes sont au cœur du métabolisme énergétique et sont de délicats capteurs de l'environnement extérieur et des besoins nutritifs de la plante. Nous cherchons à savoir comment les chloroplastes sont impliqués dans la perception de l'environnement, et comment ils intègrent et transfèrent cet information au cytosol et au noyau pour permettre l'adaptation de l'organisme entier.

 

​Des voies de signalisation anciennes

Les chloroplastes ont été formés quand une cellule eucaryote a intégré une bactérie procaryote photosynthétique il y a un milliard d'années. Aujourd'hui les processus dérivés des processus bactériens y compris la transcription et la traduction se poursuivent dans le chloroplaste, avec l'ajout de nouveaux procédés eucaryotes comme les métabolismes des hormones et de l'amidon. De manière remarquable des voies de signalisation bactériennes ont également été retenues jusqu'à aujourd'hui. Nous souhaitons comprendre comment ces voies contrôlent le fonctionnement du chloroplaste pendant l'acclimatation au stress environnemental.

Chercheurs impliqués: Ben Field (PI), Benoit Menand (PI), Stefano Caffarri (PI), Seddik Harchouni (PhD), Rikhia Majumder (PhD)

Projets: CHLORO_SAP ANR, SIGNAUX_BIONRJ
SIGNAUX_BIONRJ ANR, G4PLAST ANR
ReportageMesure de l'activité photosynthétique
  • Fluorescence de la chlorophylle de plantes d’Arabidopsis sauvages et mutantes
    Crédits photo : Ben FIELD/ CNRS
    Fluorescence de la chlorophylle de plantes d’Arabidopsis sauvages et mutantesAfficher en plein écran
  • Plantule carrancée en azote
    Crédits photo : Ben FIELD/ CNRS
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  • Chlorophylle fluorescence de plantules d'Arabidopsis thaliana
    Crédits photo : Ben FIELD/ CNRS
    Chlorophylle fluorescence de plantules d'Arabidopsis thalianaAfficher en plein écran
​Selected Publications:

Field B (2018) Green magic: regulation of the chloroplast stress response by (p)ppGpp in plants and algae. Journal of Experimental Botany. Review. Link

Abdelkefi H, Sugliani M, Ke H, Harchouni S, Soubigou-Taconnat L, Citerne S, Mouille G, Fakhfakh H, Robaglia C, Field B. (2017) Guanosine tetraphosphate modulates salicylic acid signaling and the resistance of Arabidopsis thaliana to Turnip Mosaic Virus. Molecular Plant Pathology Link

Sugliani M, Abdelkefi H, Ke H, Bouveret E, Robaglia C, Caffarri S, Field B. (2016) An Ancient Bacterial Signaling Pathway Regulates Chloroplast Function to Influence Growth and Development in Arabidopsis. Plant Cell. 28:661-79 Link


Signalisation par la lumière

Nous avons montré que des variations d'intensité lumineuse conduisent à des réponses traductionnelles au niveau du cytosol et affectent l'accumulation de protéines chloroplastiques encodes par le génome nucléaire telles que les ELIPs et les LHCs. Nous étudions ces régulations et d'autres réponses posttranscriptionelles qui sont induites par des changements d'intensité te de qualité de la lumière.

Chercheurs impliqués: Christophe Robaglia (PI/PL), Patrice Crete (PI/PL)

Publication : Floris M, Bassi R, Robaglia C, Alboresi A, Lanet E (2013) Post-transcriptional control of light-harvesting genes expression under light stress. Plant Mol Biol. 82(1-2):147-54

 

Réponse au stress photo-oxydant au niveau de la chromatine.

La plupart des contraintes environnementales conduisent à une situation où l'énergie lumineuse est absorbée en excès par rapport aux capacités d'utilisation par le métabolisme, ce qui provoque une surproduction d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les chloroplastes. Cette surproduction de ROS dans les chloroplastes en conditions de stress mène à l'activation de gènes nucléaires spécifiques. Un crible génétique réalisé chez Arabidopsis thaliana et visant à identifier les facteurs impliqués dans les voies de signalisation qui régulent ces gènes, a révélé le rôle clé de la topoisomérase VI de plantes (Topo VI) dans la réponse des plantes aux conditions environnementales menant à un stress oxydant (Baruah et al, 2009; Šimková et al, 2012). Nos recherches actuelles visent à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels Topo VI et des facteurs chromatiniens qui lui sont associés reprogramment l'expression des gènes en réponse aux stress abiotiques d'origine chloroplastique, permettant ainsi à la plante de s'adapter aux conditions changeantes de son environnement.

 

Chercheurs impliqués : Christophe Laloi (PI/PL), Laura Dinmet
     
Projets : CHROS, SLOSAM

Publications :

> Simkova, K., Moreau, F., Pawlak, P., Vriet, C., Baruah, A., Alexandre, C., Hennig, L., Apel, K. And Laloi, C. (2012) Integration of stress-related and reactive oxygen species-mediated signals by Topoisomerase VI in Arabidopsis thaliana. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109(40), 16360-16365.

> Baruah, A., Simkova, K., Apel, K. And Laloi, C. (2009) Arabidopsis mutants reveal multiple singlet oxygen signaling pathways involved in stress response and development. Plant Mol. Biol. 70(5),547-563.