Responsable : Dr Sabine Carpin
Enseignants-chercheurs :
Dr Sabine Carpin (HDR), Dr Christiane Depierreux, Dr François Héricourt (HDR), Dr Frédéric Lamblin (HDR)
Ingénieures et technicienne :
Dr Françoise Chefdor, Mélanie Larcher
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 …)
Transformation de peuplier
Test double-hybride RR18/HPt
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
- Laboratoire des Infections Respiratoires Fongiques (IRF), 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
Publications
2024
Chafik Y., Hassan S. H., Lebrun M., Sena-Velez M., Cagnon B., Carpin S., Boukroute A., Bourgerie S., Morabito D. (2024) Biochar characteristics and Pb2+/Zn2+ sorption capacities: the role of feedstock variation. International Journal of Environmental Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s13762-024-05646-0.
Malik S, Kumaraguru G, Bruat M, Chefdor F, Depierreux C, Héricourt F, Carpin S, Shanmugam G, Lamblin F (2024) Organic extracts from sustainable hybrid poplar hairy root cultures as potential natural antimicrobial and antibiofilm agents. Protoplasma, sous presse
2023
Laffon M, Bruat M, Chefdor F, Colas C, Heng S, Sena-Velez M, Larcher M, Héricourt F, Depierreux C, Morabito D, Destandau E, Carpin S, Malik S, Lamblin F (2023) Hairy root induction in hybrid poplar (Populus tremula x Populus alba) for sustainable growth and specialized metabolites production with antioxidant activities. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 156: 2
Mongès A, Yaakoub H, Bidon B, Glévarec G, Héricourt F, Carpin S, Chauderon L, Drašarová L, Spichal L, Binder BM, Papon N, Rochange S (2023) Are histidine kinases of arbuscular mycorrhizal fungi involved in the response to ethylene and cytokinins? Mol. Plant-Microbe Interact, Oct 18:MPMI05230056R. doi: 10.1094/MPMI-05-23-0056-R
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
2024
- Juillet
Conférence du Dr François Héricourt
Congrès annuel de la SFBBM, ENS Lyon, France
"Searching for osmosensing determinants and possible ligands of membrane histidine kinases in poplar"
2023
- Décembre
Conférence du Dr François Héricourt
Colloque RTR MiDi, Hôtel Dupanloup, Orléans, France
"Projet ProBioSec : bilan"
Pour visionner cette conférence, vous pouvez cliquer sur ce lien : https://www.canal-u.tv/chaines/rtrmd/projet-probiosec
- Novembre
Conférence du Dr Sabine Carpin
Australian Society of Plants Scientits Conference, NABI-CIAB, Hobart, Tasmanie
"Insight in poplar MultiStep Phosphorelay (MSP) signalling pathway"
- Octobre
Conférence du Dr Sonia Malik
Conférences Le Studium, Hôtel Dupanloup
"Biotechnological methods for the sustainable production of natural compounds from poplar under controlled environmental conditions. Plant rediscovery with advanced tools for well-being applications"
- Juin
- Conférence du Dr Sonia Malik
PSE Young Scientist's Meeting, Paris
"Sustainable hairy roots, hydroponics and aeroponics culture systems as a tool for the production of poplar bioactive compounds under controlled environmental conditions"
- Conférence du Dr Frédéric Lamblin
Workshop on cosmetics, Cluj-Napoca, Roumanie
"The CosmetoPop research project"
- Janvier
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"
2022
- Octobre
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
Conférence du Dr Sonia Malik
Conférences Cosmétosciences, Amphi Blaise, Polytech site Vinci, Université d'Orléans
"Biotechnological production of specialised plant metabolites"
- Janvier
- Conférence du Dr Sabine Carpin
Newton Bhabha Fund Researcher Link Workshop on Sustaining food production under environmental stress, NABI, Mohali, inde
"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"
2021
- Octobre
Conférence du Dr Kris Vissenberg
Chercheur du département de Biologie de l'Université d'Anvers (Belgique)
"Control of root hair growth and development by auxin and kinases in Arabidopsis thaliana"
- Septembre
Conférence du Dr François Héricourt
Colloque INRAE : gestion innovante des stress abiotiques, INRAE Orléans
"Projet ProBioSec : recherche de biostimulant pour la tolérance des plantes à la sécheresse à partir de feuilles de peuplier"
- Février
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"
2020
- Novembre
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
Conférence du Pr Nicolas Papon
Professeur de l'équipe Infections Respiratoire Fongiques, CHU-Université d'Angers
"Evolution des systèmes de signalisation cellulaire à relais multiple de phosphorylation"
2019
- Décembre
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
- 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
- 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"
2018
- Novembre
Séminaire du Dr Françoise Chefdor
Salle de conférences, LBLGC, Université d'Orléans
- Septembre
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 (soutenue le 21 décembre 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 Biotechnologies, Lycée Jacques Monod, St Jean de Braye
Financements et projets
- Conseil régional CVL : APR d’intérêt régional 2023, MycoPop
- 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 :