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Faits marquants

Découverte des miPEP codés par des microARN et de leur fonction biologique

Les microARN sont des petits ARN (environ 21 nucléotides) contrôlant la plupart des processus biologiques, en régulant négativement l’expression de nombreux gènes cibles. Ils sont présents chez les plantes et les animaux, notamment l’homme, chez lequel ils sont impliqués dans de nombreuses pathologies, quand leur expression est dérégulée. Les microARN sont issus de transcrits primaires, qui sont des molécules d’ARN plus grandes produites par transcription de l’ADN. Les transcrits primaires de microARN ont été longtemps considérés comme des ARN non codants.

Nous venons de démontrer que ces transcrits primaires codent pour des petits peptides régulateurs (miPEP) [1]. Ces miPEP sont donc produits naturellement par les plantes et sont spécifiques de chaque microARN. Les miPEP activent la transcription de leur microARN associé. Ainsi le traitement de plantes par miPEP permet d’augmenter la quantité de microARN qu’elles produisent. En choisissant bien les microARN ciblés, il est possible d’améliorer le développement des plantes, ce qui permet d’envisager de nombreuses applications agronomiques.

[1] Lauressergues et al. (2015) Nature 570 : 90-93






Emergence des calmodulines et des calmodulin-like dans la lignée verte ?

Les ions calcium jouent un rôle central dans de nombreuses cascades de signalisation chez les plantes. Il est bien établi que les stimuli de l’environnement induisent des changements de la concentration en calcium qui sont à l’origine de la mise en place des réponses adaptatives. Cependant, ces variations de calcium doivent être décodées, amplifiées par des protéines liant le calcium telles que la calmoduline (CaM), les Calmodulin-like (CML), les protéines kinases dépendant du calcium (CPK) ou encore les calcineurines-B-like (CBL), pour permettre ces réponses.

Au cours de la dernière décennie, les génomes de nombreux organismes, des algues vertes aux plantes terrestres ont été séquencés permettant des études phylogénomiques comparatives de protéines. Nous avons exploré les génomes de 15 organismes allant des chlorophycées aux plantes à fleurs, pour rechercher les CaM et les CML [1]. Une étonnante diversité de ces CaM et CML est observée chez les angiospermes et nos travaux révèlent l’émergence de nouvelles classes de CML à travers la lignée verte en corrélation avec l’acquisition de nouveaux traits biologiques. L’expansion de la famille des CML résulte probablement de la pression sélective exercée par les contraintes environnementales rencontrées par les plantes lors de leur colonisation de la surface terrestre. Une analyse comparative des quatre familles de senseurs de calcium et de leur évolution a été réalisée au sein de la lignée verte afin de mieux comprendre leurs contributions respectives et celle de la signalisation calcium dans l’adaptation des plantes aux multiples contraintes de l’environnement terrestre.

[1] Zhu et al. (2015) Trends Plant Sci 20 : 483-489






Des balayages sélectifs dans le génome de Medicago truncatula traduisent une adaptation moléculaire face aux micro-organismes racinaires

La légumineuse M. truncatula est une espèce modèle pour l’étude des interactions entre la plante et les micro-organismes racinaires, symbiotiques et pathogènes. Depuis quelques années, des données massives de polymorphismes Single Nucleotide Polymorphism (SNP) identifiés par séquençage haut-débit d’une core-collection de lignées de cette espèce, permettent l’utilisation d’approches de génétique statistique pour identifier des gènes associés à des traits adaptatifs, dont la résistance aux pathogènes ou l’établissement de symbioses racinaires. Dans cette étude, nous avons utilisé une approche de génétique des populations à l’échelle du génome (283 lignées, 16 millions de SNP) qui a permis d’identifier 58 régions du génome ayant subi un balayage sélectif (selective sweep) associé à une adaptation. L’annotation fonctionnelle des gènes sous-jacents, ainsi que leurs profils transcriptionnels dans diverses conditions expérimentales (données publiques Affymetrix) a permis la détermination de quatre clusters de gènes co-régulés, montrant que la sélection naturelle a ciblé des réseaux de gènes. Ces clusters sont très probablement impliqués dans le contrôle adaptatif du flux de carbone symbiotique, la sénescence des nodules ainsi que des adaptations morphologiques et cellulaires associées à l’infection par divers micro-organismes du sol. Nous démontrons ainsi que les micro-organismes du sol, associés aux racines de M. truncatula, sont les principaux agents sélectifs de l’évolution moléculaire adaptative chez cette espèce [1].

[1] Bonhomme et al. (2015) Mol Biol Evol 32 : 2097-2110.





Causer des dommages à l’ADN végétal : une nouvelle stratégie d’infection des organismes phytopathogènes, décryptée chez l’oomycète racinaire Aphanomyces euteiches

En comparant l’activité d’un effecteur commun à Aphanomyces euteiches (oomycète tellurique pathogène de légumineuse) et du chytride Batrachochytrium dendrobatidis (parasite d’amphibiens) de la famille des Crinklers, nommé CRN13, nous avons mis en évidence avec nos collègues du Centre de Biologie du Développement de Toulouse et de la plateforme d’Imagerie de Toulouse, que les CRN13 sont localisés aussi bien dans le noyau de cellules végétales que d’embryons de Xénope où ils conduisent au développement de cellules anormales et à la mort cellulaire [1]. En développant un protocole original de FRET-FLIM, nous avons montré que les CRN13 s’associent à l’ADN végétal via un site nucléase. Cette interaction ADN/protéine active la voie de réponse des dommages à l’ADN (DDR) de l’hôte végétal. Enfin, CRN13 augmente la sensibilité des plantes à l’infection par des oomycètes. Ces travaux révèlent que des effecteurs CRN13 d’organismes pathogènes distincts, ciblent l’ADN de l’hôte et induisent les voies de réparation de l’ADN, très probablement pour faciliter l’infection. Ce mode d’action jamais décrit chez des eucaryotes filamenteux suggère un probable lien entre les voies de réparation de l’ADN et les mécanismes de l’immunité chez les végétaux.

[1] Ramirez-Garcés, Camborde et al. New Phytologist (2015) (sous presse)