Université d'Orléans

Signalisation Cellulaire

Equipe Signalisation

Enseignants-chercheurs :
Dr Sabine Carpin (responsable)
Dr Christiane Depierreux, Dr François Héricourt, Dr Frédéric Lamblin

Ingénieure et technicienne :
Dr Françoise Chefdor, Mélanie Larcher

 

Contexte

Au cours des dernières décennies, notre planète a été soumise à un changement climatique global d’origine anthropique dont les impacts sont de plus en visibles. Le dernier rapport du GIEC en 2015 stipule que les événements météorologiques extrêmes tels que les sécheresses deviendront plus intenses. Dans nos régions, ces évènements de sécheresse extrême conduiront à des diminutions récurrentes de disponibilité en eau pour tous les systèmes agricoles, sylvicoles et populicoles. La populiculture, particulièrement importante en Région Centre - Val de Loire, étant inféodée aux zones bien irriguées, se verra sans aucun doute impactée par ces évènements qui restreindront fortement les zones de culture.

Dans un futur proche, un des enjeux majeurs pour la populiculture réside dans la compréhension des mécanismes de perception et de transduction du signal sécheresse permettant à l’arbre de mettre en place des mécanismes moléculaires de tolérance au déficit hydrique, qui au niveau cellulaire se traduit par une contrainte osmotique.

 

La sécheresse pourrait être perçue par une voie de signalisation appelée MSP ou phosphorelais multiple. Ce type de voie est composée d’un récepteur membranaire de type Histidine-aspartate Kinase (HK), de protéines relais, Histidine-containing Phosphotransfer protein (HPt), responsables de la transmission du phosphate entre le récepteur et un troisième partenaire, appelé Régulateur de Réponse (RR), dont des facteurs de transcription (RR-B).

Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous avons identifié, chez le peuplier deux récepteurs membranaires putatifs de la contrainte osmotique, appelé HK1a (Chefdor et al., 2006) et HK1b (Héricourt et al., 2016), de 10 protéines relais, appelées HPt1 à HPt10 (Héricourt et al., 2013) et de 9 RR-B (Bertheau et al., 2012 ; 2013 ; 2015).

Les relations privilégiées entre ces différents partenaires ont été établies afin de caractériser la voie de signalisation de l'osmosensing chez le peuplier. L’ensemble de ces résultats est résumé dans la figure ci-dessous.

Schéma du MSP pouvant être impliqué dans la perception de la sécheresse chez le peuplier


Projet

Depuis peu, il devient de plus en plus évident que les cytokinines régulent les mécanismes d’acclimatation/adaptation/tolérance des plantes en condition de sécheresse via les MSP permettant la perception des cytokinines (Li et al., 2016). En effet, les cytokinines apparaissent clairement comme des régulateurs négatifs de la tolérance à la sécheresse (Tran et al., 2007). Or la compréhension de la tolérance des plantes à la sécheresse réside dans la compréhension de la capacité des plantes à maintenir, réprimer ou accélérer leur croissance (Dolferus, 2014).

Il existe donc un lien fort entre tolérance à la sécheresse et croissance, constituant une balance dont le curseur se situe au niveau des voies de signalisation de type MSP sécheresse et cytokinines.

Cependant, comprendre comment les deux signaux, sécheresse et cytokinines, perçus par des récepteurs distincts, peuvent aboutir à des réponses spécifiques par le biais d’un pool identique de protéines HPt et RR-B, reste à déterminer.
 

Notre projet actuel s’articule autour de ces voies dont les récepteurs, HK1 (récepteurs sécheresse) et HK2, 3 et 4, récepteurs aux cytokinines partagent les mêmes partenaires HPt et RR-B.

Nos objectifs sont les suivants :

- Etudier les rôles d’HK1a et b et leur(s) mode(s) de fonctionnement.

- Confirmer la spécificité d’interaction des trois protéines HPt (2, 7 et 9) avec les récepteurs sécheresse (HK1) par rapport aux récepteurs cytokinines (HK2, 3 et 4).

- Etudier le rôle des RR-B partenaires des trois protéines HPt (2, 7 et 9).

- Etudier le rôle des RR-A dans cette voie de signalisation sécheresse.

 

Techniques

Culture in vitro, culture en hydroponie, transformation de protoplastes, agrotransformation de peuplier, double hybride, complémentation fonctionnelle, techniques de biologie moléculaire classiques (extraction ARN, ADN, clonage, séquençage, PCR, RT-PCR, western blot, etc …)

 

Transformation de peuplier


Test double-hybride RR18/HPt

Collaborations

- Laboratoire BBV, Université de Tours, France

- Centre de Biophysique Moléculaire (CBM), CNRS, Orléans, France

- Institute of Molecular and Cellular Biosciences, The University of Tokyo, Japon

- Dipartimento di Bioscienze e Territorio, Università degli Studi del Molise, Italie


Publications

2016

Héricourt F., Chefdor F., Djeghdir I., Larcher M., Lafontaine F., Courdavault V., Auguin D., Coste F., Depierreux C., Tanigawa M., Maeda T., Glévarec G. and Carpin S. Functional Divergence of Poplar Histidine-Aspartate Kinase HK1 Paralogs in Response to Osmotic Stress. International Journal of Molecular Sciences 17: 2061-2079.

2015

Bertheau L., Djeghdir I., Fourreau E., Chefdor F., Glévarec G., Oudin A., Depierreux C., Morabito D., Brignolas F., Courdavault V., Héricourt F., Auguin D., Carpin S. Insights into the involvement of B-type RRs in the osmosensing signaling pathway in Populus. Plant Physiology and Biochemistry 94: 244-252.

2013

Bertheau L, Miranda M, Foureau E, Rojas HoyosL. F., Chefdor F, Héricourt F, Depierreux C, Morabito D, Papon N, Clastre M, Scippa G. S., Brignolas F, Courdavault V, Carpin S In planta validation of HK1 homodimerization and recruitment of preferential HPt downstream partners involved in poplar multistep phosphorelay systems. Plant Biosystems 147: 991-995.

Héricourt F., Chefdor F., Bertheau L., Tanigawa M., Maeda T., Guirimand G., Courdavault V., Larcher M., Depierreux C., Bénédetti H., Morabito D., Brignolas F., Carpin S. Characterization of histidine-aspartate kinase HK1 and identification of Histidine Phosphotransfer proteins as potential partners in a Populus multistep phosphorelay. Physiologia Plantarum 149: 188-199.

2012

Bertheau L., Chefdor F., Guirimand G., Courdavault V., Depierreux C., Morabito D., Brignolas F., Héricourt F., Carpin S. Identification of five B-type response regulators 1 as members of a multistep phosphorelay system interacting with Histidine-containing Phosphotransfer partners of Populus osmosensor, BMC Plant Biology 12: 241-254.

2006

Chefdor F., Bénédetti H., Depierreux C., Delmotte F., Morabito D., Carpin S. Osmotic stress sensing in Populus: Components identification of a phosphorelay system. FEBS Letters 580: 77-81.


Formation des étudiants par la Recherche

Thèse

- Inès Djeghdir (soutenue le 15 décembre 2016)

- Lucie Bertheau (soutenue le 19 décembre 2013)

- Françoise Chefdor (soutenue le 19 décembre 2006)

Master

- Master « Agrosciences, environnement, territoires, paysage, forêt », Orléans

- Master Biologie Moléculaire et Cellulaire « BMC », Orléans

- Master Biologie des Plantes et des Micro-organismes, Biotechnologies, Bioprocédés, Montpellier

  Spécialité Biologie des plantes

- Master Biologie, Agronomie, Santé, Rennes

  Spécialité Sciences cellulaire et moléculaire du vivant

Licence et BTS

- Licence 3 parcours BOPE et BMC, Orléans

- BTS Biotechnologie, Lycée Jacques Monod, St Jean de Braye