Signalisation Cellulaire

Enseignants-chercheurs :

Dr Sabine Carpin (HDR), Dr Christiane Depierreux, Dr François Héricourt (HDR), Dr Frédéric Lamblin (HDR)

 

Ingénieures et technicienne :

Margot Bruat, Dr Françoise Chefdor, Mélanie Larcher

 

Doctorante et post-doctorante :

Hanae Makhokh, Dr Sonia Malik

 

Contexte

Depuis ces dernières décennies, notre planète est 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), de 9 RR-B (Bertheau et al., 2012 ; 2013 ; 2015) et de 10 RR-A (Chefdor et al., 2018).

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

Ensemble des partenaires du MSP et leurs interactions

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 de 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 (HK1a et b) 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 …)

                                 

Collaborations académiques

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

- Institut de Chimie Organique et Analytique (ICOA), CNRS-Université d'Orléans

- Laboratoire de Biomolécules et Biotechnologie Végétale (BBV), Université de Tours

- Groupe d'Etudes des Interactions Hôtes-Pathogènes (GEIHP), CHU-Université d'Angers

- Laboratoire de GlycoBiologie et Matrice Extracellulaire Végétale (Glyco-MEV), Université de Rouen

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

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

 

Partenariats non académiques

- Alban Muller

- GlycoDiag

- CAAHMRO

- Comité de Développement Horticole de la Région CVL (CDHR-CVL)

- Institut Français de la Vigne et du Vin (IFV)

- Vinopôle Centre Val de Loire

- FiBois (anciennement Arbocentre)

 

Publications

2023

Makhokh H, Lafite P, Larcher M, Lamblin F, Chefdor F, Depierreux C, Tanigawa M, Maeda T, Carpin S, Héricourt F (2023) Searching for osmosensing determinants in poplar Histidine-aspartate Kinases. International Journal of Molecular Sciences, 24: 6318

BUSONT O, DURAMBOUR G, BERNARD S, PLASSON C, JOUDIOU C, BAUDE L, CHEFDOR F, DEPIERREUX C, HERICOURT F, LARCHER M, MALIK S, BOULOGNE I, DRIOUICH A, CARPIN S, LAMBLIN F (2023) Black poplar (Populus nigra L.) root extracellular trap, structural and molecular remodeling in response to osmotic stress. Cells, 12: 858

2021

DJEGHDIR I, CHEFDOR F, BERTHEAU L, KOUDOUNAS K, CARQUEIJEIRO I, LEMOS CRUZ P, COURDAVAULT V, DEPIERREUX C, LARCHER M, LAMBLIN F, HERICOURT F, GLEVAREC G, OUDIN A, CARPIN S Evaluation of type-B RRs dimerization in poplar: a mechanism to preserve signaling specificity? Plant Science, 313: 111068

2020

BIDON B, KABBARA S, COURDAVAULT V, GLEVAREC G, OUDIN A, HERICOURT F, CARPIN S, SPICHAL L, BINDER B, COCK JM, PAPON N Cytokinin and ethylene cell signalling pathways from prokaryotes to eukaryotes. Cells, 9: 2526

2019

HERICOURT F, LARCHER M, CHEFDOR F, KOUDOUNAS K, CARQUEIJEIRO I, LEMOS CRUZ P, COURDAVAULT V, TANIGAWA M, MAEDA T, DEPIERREUX C, LAMBLIN F, GLEVAREC G, CARPIN S New insight on HPts as hubs in poplar cytokinin and osmosensing multistep phosphorelays: cytokinin pathway uses specific HPts. Plants, 8: 591

DAUDU D, KISIALA A, WERNER RIBEIRO C, MELIN C, PERROT L, CLASTRE M, COURDAVAULT V, PAPON N, OUDIN A, COURTOIS M, DUGE DE BERNONVILLE T, GAUCHER M, DEGRAVE A, LANOUE A, LANOTTE P, SCHOULER C, BRISSET M-N, EMERY RJN, PICHON O, CARPIN S, GIGLIOLI-GUIVARC'H N, CRECHE J, BESSEAU S, GLEVAREC G Setting-up a fast and reliable cytokinin biosensor based on a plant histidine kinase receptor expressed in Saccharomyces cerevisiae. Journal of Biotechnology, 289: 103-11

2018

CHEFDOR F, HERICOURT F, KOUDOUNAS K, CARQUEIJEIRO I, COURDAVAULT V, MASCAGNI F, BERTHEAU L, LARCHER M, DEPIERREUX C, LAMBLIN F, RACCHI ML, CARPIN S Highlighting type A RRs as potential regulators of the dkHK1 multistep phosphorelay pathway in Populus. Plant Science 277: 68-78.

2017

DAUDU D, ALLION E, LIESECKE F, PAPON N, COURDAVAULT V, DUGE DE BERNONVILLE T, MELIN C, OUDIN A, CLASTRE M, LANOUE A, COURTOIS M, PICHON O, GIRON D, CARPIN S, GIGLIOLI-GUIVARC'H, CRECHE J, BESSEAU S, GLEVAREC G CHASE-Containing Histidine Kinase Receptors in Apple Tree: From a Common Receptor Structure to Divergent Cytokinin Binding Properties and Specific Functions. Frontiers in Plant Science 8: 1614.

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 Hoyos L.F., Chefdor F., Héricourt F., Depierreux C., Morabito D., Papon N., Clastre M., Scippa G.S., Brignolas F., Courdavault V., Carpin S. In plantavalidation 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 (* co-premiers auteurs).

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.

 

Communications / Invitations

• Janvier 2023

- Conférence du Dr Sabine Carpin

International Conference on Food and Nutritional Security

NABI-CIAB, Mohali, Inde

"Agroforestry to mitigate drought threats by an efficient stress signalling pathway: Poplar MultiStep Phosphorelay as model"

 

• Octobre 2022

- Conférence de la doctorante Hanae Makhokh

34ème colloque Biotechnocentre

Ferme de Courcimont, Nouan le Fuzelier (45)

"Caractérisation d'osmosenseurs de peuplier : recherche de domaine fonctionnel"

 

• Février 2022

- Conférence du Dr Sonia Malik

Conférences Cosmétosciences

Amphi Blaise, Polytech site Vinci, Université d'Orléans

"Biotechnological production of specialised plant metabolites"

 

• Janvier 2022

- Conférence du Dr Sabine Carpin

Newton Bhabha Fund Researcher Link Workshop on Sustaining food production under environmental stress

NABI, Mohali, inde et Université de Birmingham et distanciel

"Multistep phosphorelay as a drought perception pathway in the poplar agroforestry species"

- Conférence du Dr Sonia Malik

Chercheuse post-doctorante pour le projet CosmetoPop

"A brief overview of my research activities in biotechnological production of plant specialized metabolites: a case study of shikonin derivatives"

 

• Octobre 2021

- Conférence du Dr Kris Vissenberg

Chercheur du département de Biologie de l'Université d'Anvers

"Control of root hair growth and development by auxin and kinases in Arabidopsis thaliana"

 

• Septembre 2021

- Conférence du Dr François Héricourt

Colloque INRAe : gestion innovante des stress abiotiques

"Projet ProBioSec : recherche de biostimulant pour la tolérance des plantes à la sécheresse à partir de feuilles de peuplier"

 

• Février 2021

- Conférence du Dr François Héricourt

Atelier inter-projets Végépolys Valley : innovation pour la transition agro-écologique en région CVL"

"Présentation du projet ProBioSec dans le cadre de la coalition Innov'AgroEco"

 

• Novembre 2020

- Conférence du Dr François Héricourt

Atelier thématique Végépolys Valley : valorisation des co-produits du bois pour la nutrition et la santé des plantes

"Projet ProBioSec : recherche de biostimulant pour la tolérance des plantes à la sécheresse à partir de feuilles de peuplier"

 

• Septembre 2020

- Conférence du Pr Nicolas Papon

Professeur de l'équipe Groupe d'Etudes des Interactions Hôtes-Pathogènes, CHU-Université d'Angers

"Evolution des systèmes de signalisation cellulaire à relais multiple de phosphorylation"

 

• Décembre 2019

- Conférence du Dr Claire Rosnoblet

Maître de conférences de l'équipe Monoxyde d'azote et Réactions de Défense, UMR Agroécologie (Dijon)

"Caractérisation fonctionnelle de la protéine Cdc48 dans la réponse immunitaire induite par la cryptogéine chez le tabac"

 

• Mai 2019

- Conférence du Dr Sabine Carpin

Programme Erasmus, Université de Florence (Italie)

"Multistep phosphorelay system, a signaling pathway between growth and drought tolerance"

- Conférence du Dr Roberto de Philippis, DAGRI, Université de Florence (Italie)

UFR Sciences et Techniques, Université d'Orléans

"Exploitation of microbial photosynthesis for environmentally sustainable biotechnological processes"

 

• Avril 2019

- Conférence du Dr Sabine Carpin

EMBO Symposium, Grand Hotel, New Delhi (Inde)

"Stress sensing in tree species"

- Conférence du Dr Sabine Carpin

Workshop ICGEB, New Delhi (Inde)

"During drought, how to choose between growth and tolerance?"

- Conférence du Dr François Héricourt

Workshop ICGEB, New Delhi (Inde)

"Perception of drought in poplar: search for osmosensor and its ligand"

 

• Novembre 2018

- Séminaire du Dr Françoise Chefdor

Salle de conférences, LBLGC, Université d'Orléans

"Highlighting type A RRs as potential regulators of the dkHK1 multistep phosphorelay pathway in Populus"

 

• Septembre 2018

- Conférence du Pr Ashwani Pareek, Université Jawarharlal Nerhu, New Delhi (Inde)

Expert days, Hôtel Dupanloup, Studium Orléans

"Towards improving abiotic stress tolerance in rice"

 

Formation des étudiants par la Recherche

• Thèse

- Hanae Makhokh (soutenance prévue en 2023)

- 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

Spécialité Biologie Intégrative et Changements Globaux

- Master Science du Vivant, Orléans

Spécialité Biotechnologie, Biologie Moléculaire et Cellulaire

- 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 BBMC, Orléans

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

 

Financements

- Conseil régional CVL : ARD CosmétoSciences 2020, CosmétoPop

- Conseil régional CVL : APR d’intérêt régional 2020, ProBioSec

- Conseil régional du Centre : APR d’initiative académique 2013, SiSCyLi

- Conseil régional du Centre : projet « recherche » APR Blanc 2008, SiSeP

- Conseil Général du Loiret : projet de recherche innovant 2008

 

Poster de l'équipe téléchargeable ci-dessous :