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Senseurs calcium et stress environnementaux

Contacts : mail to Didier ALDON, mail to Jean-Philippe GALAUD, mail to Benoît RANTY, mail to Christian Mazars

Comme tous les organismes vivants, les plantes sont soumises aux contraintes de leur environnement qu’elles soient de nature biotique (bactéries, champignons, virus …) ou abiotique (déficit hydrique, salinité des sols, températures extrêmes…) et doivent y faire face s’en pouvoir s’y soustraire. Les mécanismes permettant de déclencher les réponses adaptées selon la nature et l’intensité du signal perçu reposent sur la capacité des plantes à percevoir les stimuli de l’environnement, à décoder ces signaux et à activer les programmes génétiques appropriés. Cependant, les bases moléculaires qui sous-tendent les mécanismes de perception, de signalisation et de régulation de l’expression génique activés en réponse aux contraintes environnementales restent encore mal connues.

Il est bien établi que la capacité des plantes à percevoir de nombreux facteurs de l’environnement est à l’origine de variations du taux de calcium dans la cellule végétale et que ces variations constituent un élément essentiel dans la mise en place des réponses d’adaptation aux modifications de l’environnement.

Parmi les protéines capables de prendre en charge et de décoder les signaux calciques, on trouve la calmoduline (CaM) qui est une protéine présente chez tous les eucaryotes et qui est capable d’interagir et de moduler l’activité de diverses protéines cibles. A côté de la forme typique de CaM, 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 (Perochon et al., 2011, Zhu et al., 2015).

Les travaux réalisés dans l’équipe en utilisant la plante modèle Arabidopsis apportent des données nouvelles sur la fonction physiologique de certaines CaM et CMLs et de leurs cibles dans la tolérance aux stress (Ghorbel et al., 2015). Ainsi, nous avons montré que CML9 agit comme un régulateur dans les réponses à des stress biotiques et abiotiques (Magnan et al., 2008 ; Leba et al, 2012).

Nos objectifs visent à poursuivre l’étude du rôle de CML9 et des protéines cibles récemment identifiées dans l’équipe dans les réponses des plantes aux stress de l’environnement. Par ailleurs, des travaux engagés sur d’autres CMLs d’Arabidopsis indiquent que les CMLs participent à de multiples fonctions et nos objectifs visent à élucider leurs rôles dans la mise en place des réponses des plantes aux stress de l’environnement. (Magnan et al., 2008 ; Perochon et al., 2010 ; Leba et al., 2012, Zhu et al., 2015).

Collaborations :

Hanin M. Sfax, Tunisie : http://www.cbs.rnrt.tn/

Snedden W, Kingston, Canada. : http://post.queensu.ca/ sneddenw/

Mithöfer A., Iena, Allemagne : http://www.ice.mpg.de/ext/bioorgani...

Berthomé R., Toulouse, France : http://www6.toulouse.inra.fr/lipm/R...

Claire Lurin, Saclay, France : http://www.ips2.u-psud.fr

Participation au « réseau résistance des plantes » structuré par JB Morel et L Deslandes (Département SPE, INRA)

Références

Ranty B, Aldon D, Cotelle V, Galaud JP, Thuleau P, Mazars C. (2016) Calcium sensors as key hubs in plant responses to biotic and abiotic stresses. Front. Plant Sci 7 : 327 doi : 10.3389/fps.2016.00327

Mazars C ; Ranty B ; Aldon D ; Oelmüller R ; Galaud J-P ; Mithöfer A (2016) CMLs control host-plant interactions. Journal of Endocytobiosis and Cell Research. 27, 13-19

Ghorbel M, Zaidi I, Robe E, Ranty B, Mazars C, Galaud JP, Hanin M. (2015) The activity of the wheat MAP kinase phosphatase 1 is regulated by manganese and by calmodulin. Biochimie. 108:13-9

Zhu X, Dunand C, Snedden W, Galaud JP. (2015) CaM and CML emergence in the green lineage. Trends Plant Sci. 8:483-9.

Cheval C, Aldon D, Galaud JP, Ranty B. (2013) Calcium/calmodulin-mediated regulation of plant immunity. Biochim Biophys Acta. 7:1766-71.

Thuleau P, Aldon D, Cotelle V, Brière C, Ranty B, Galaud JP, Mazars C. (2013) Relationships between calcium and sphingolipid-dependent signalling pathways during the early steps of plant-pathogen interactions. Biochim Biophys Acta. 7:1590-4.

Leba L-J, Cheval C, Ortiz-Martin I, Ranty B, Beuzon CR, Galaud J-P, Aldon C. (2012) CML9, an Arabidopsis calmodulin-like protein, contributes to plant innate immunity through a flagellin-dependent signaling pathway. Plant J. 71 : 976-989. Leba LJ, Perochon A, Cheval C, Ranty B, Galaud JP, Aldon D.(2012). CML9, a multifunctional Arabidopsis thaliana calmodulin-like protein involved in stress responses and plant growth ? Plant Signal Behav. 7(9):1121-4.

Ranty B, Cotelle V, Galaud JP, Mazars C. (2012). Nuclear calcium signaling and its involvement in transcriptional regulation in plants. Adv Exp Med Biol. 740:1123-43.

Perochon A, Aldon D, Galaud J-P, Ranty B. (2011) Calmodulin and calmodulin-like proteins in plant calcium signaling. Biochimie 93 : 2048-2053.

Perochon A, Dieterle S, Pouzet C., Aldon D, Galaud J-P, Ranty B. (2010) Interaction of a plant pseudo-response regulator with a calmodulin-like protein. B.B.R.C. 398 : 747-751.

Magnan F, Ranty B, Charpenteau M, Sotta B, Galaud JP, Aldon D. (2008) Mutations in AtCML 9, a calmodulin−like protein from Arabidopsis thaliana, alter plant responses to abiotic stress and abscisic acid. Plant J. 56 : 575−589.