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Fait marquant

Le langage des chloroplastes



Dans cette étude, nous démontrons comment au nivea​​u génomique les chloroplastes communiquent avec les autres compartiments génétiques de la cellule végétale ; le noyau et les mitochondries.​

Publié le 26 novembre 2015
Les chloroplastes sont des organites intracellulaires spécifiques des plantes. Ils sont le site de la photosynthèse et de nombreuses voies métaboliques comme la biosynthèse des acides aminés ou de vitamines. Ces activités métaboliques sont à la base de toutes les formes de vie sur terre (incluant l’Homme) car elles fournissent des molécules énergétiques (sucres, lipides…) ainsi que de nombreux composés nutritionnels essentiels à la biosphère (azote et soufre réduits). Malgré leur importance fondamentale, nous savons encore peu de choses sur la manière dont les chloroplastes sont générés dans les cellules végétales et comment leurs fonctions sont intégrées dans les processus cellulaires et tissulaires.

Les travaux publiés dans notre laboratoire démontrent au niveau génomique comment les chloroplastes communiquent avec les autres compartiments génétiques de la cellule végétale, et en particulier le noyau et les mitochondries. Ils montrent que les chloroplastes ne sont pas que des compartiments passifs dévolus à la biosynthèse de composés énergétiques, mais servent également de détecteurs cellulaires qui intègrent activement les fluctuations de l'environnement (par exemple la lumière) avec les demandes métaboliques des cellules. Parmi les résultats importants de cette étude il y a l'observation selon laquelle les variations de l’état d’oxydoréduction des composants de la chaîne de transport d’électrons photosynthétique servent de signaux permettant le contrôle, dans le noyau et les mitochondries, de l'expression de groupes de gènes (Figure).

Les chloroplastes exercent une fonction de capteur lors de fluctuations environnementales de la lumière et communiquent ces changements au noyau et aux mitochondries.
Les signaux rédox issus de la photosynthèse (PQ, plastoquinone ; PET : photosynthetic electron transport), vraisemblablement induits par la kinase membranaire des thylacoïdes, STN7, coordonnent l'expression de gènes au niveau du noyau (B) et des mitochondries (C) afin d'ajuster les activités métaboliques au sein de ces compartiments.
Des groupes spécifiques de gènes cibles présents dans le noyau (B) sont indiqués (gènes impliqués dans la biosynthèse des tétrapyrroles, la signalisation lipidique, le métabolisme des glucides et la respiration mitochondriale).
L’utilisation d'un mutant déficient dans la kinase STN7, un composant essentiel de signalisation, en combinaison avec un système d’éclairage spécifique, a permis l’identification de groupes de gènes distincts qui sont les cibles primaires des signaux d’oxydoréduction plastidiaux et a fourni de nouveaux indices concernant la compréhension de la communication intracellulaire au sein de la cellule végétale.

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