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Équipe Plantes, Stress & Métaux

Actualité scientifique de l'équipe



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Publié le 10 janvier 2019
Sur le thème de la réponse de la plante aux stress métallique et environnemental :

• 2006 Dynamique du protéome d'Arabidopsis thaliana et influence du milieu de culture sur son protéome
• 2006 Réponses des cellules d'Arabidopsis thaliana à un stress cadmium. Analyses protéomique et métabolomique
• 2007 Une dissection protéomique de la vacuole d'Arabidopsis thaliana
• 2008 SBP1, un nouvel acteur de la détoxication du cadmium chez Arabidopsis thaliana
• 2009-2010 Plante et stress
• 2012 Hormone végétale et toxicité au cadmium
• 2014 Transfert et distribution de l'uranium dans les plantes
• 2016 Absorption et distribution des éléments métalliques dans les plantes
• 2017 Le yin-yang de l’uranium dans la plante Arabidopsis thaliana
• 2018 Réponse du système racinaire d’Arabidopsis à un stress induit par l’uranium : quitte ou double !

Sur le thème de la µ-algue radiorésistante :

• 2011 Dépôt de brevet sur une nouvelle micro-algue radiorésistante
• 2014 Découverte d'une microalgue à la radiotolérance exceptionnelle

Sur le thème de la phytoremédiation :

• 2006-2008 Arabidopsis thaliana, une plante modèle pour l'étude de la détoxication métallique
• 2014 En route vers la phytorémediation de l'uranium
• 2014 Entrevoir de nouvelle stratégies de bioremédiation grâce à la découverte d'une microalgue

Sur le thème des méthylations :

• 2012 Méthylation et métabolisme chloroplastique
• 2016 Évolution moléculaire d’une protéine méthyltransférase chloroplastique


Réponse aux stress métallique et environnemental

Dynamique du protéome d'Arabidopsis thaliana : établissement de cartographies 2D du protéome soluble de cellules d'Arabidopsis thaliana et influence du milieu de culture sur ce protéome [en savoir plus]

Les résultats que nous avons obtenu ont permis de réaliser la cartographie du protéome d'Arabidopsis thaliana en réponse aux nutriments des milieux de culture et de mettre en évidence l'influence du milieu de culture sur l'expression des protéines. Cette étude était préliminaire a l'étude de ces cellules d'A. thaliana à un stress cadmium.

Sarry et al. Dynamics of Arabidopsis thaliana soluble proteome in response to different nutrient culture conditions. Electrophoresis, 2006


Réponses d'Arabidopsis thaliana à un stress cadmium. Analyses protéomique et métabolomique [en savoir plus]

Dans cette étude, nous dévoilons les réponses moléculaires et cellulaires au cadmium des cellules d'Arabidopsis thaliana, une plante modèle. Des analyses protéomiques différentielles de cellules d'Arabidopsis thaliana cultivées en suspension et traitées à différentes concentrations de cadmium nous ont permis de visualiser et de quantifier les variations d'expression des protéines.

Sarry et al. The early responses of Arabidopsis thaliana cells to cadmium exposure explored by protein and metabolite profiling analyses. Proteomics, 2006


Une dissection protéomique de la vacuole d’Arabidopsis thaliana [en savoir plus]

Afin de mieux comprendre les phénomènes liés à l’adaptation aux métaux lourds et radionucléides, nous avons débuté avec le laboratoire d'Étude de la Dynamique des Protéomes de notre institut, une étude portant sur le protéome de la vacuole de la plante modèle, Arabidopsis.

Jaquinod et al. A proteomic dissection of Arabidopsis thaliana vacuoles isolated from cell culture. Molecular and Cellular Proteomics, 2007


SBP1, un nouvel acteur de la détoxication du cadmium chez Arabidopsis thaliana [en savoir plus]

En 2008 nous avons montré qu'à la suite d'une exposition au cadmium, l'expression de la Selenium-Binding Proteins 1 est induite précocement, de façon dose dépendante et qu'elle s'accumule dans les tissus traités. Nous pensons que SBP1 est un nouvel acteur de la détoxication du cadmium. Ainsi, lorsque SBP1 est surexprimée chez des plantes sauvages et de façon plus flagrante chez des plantules dépourvues de molécules chélatrices des métaux lourds permettant leur détoxication (glutathion et de phytochélatines), il s'en suit que la tolérance au cadmium est augmentée.

Dutilleul et al. The Arabidopsis putative selenium-binding protein family: Expression study and characterization of SBP1 as a potential new player in cadmium detoxification processes. Plant Physiology, 2008


Plante et stress [en savoir plus]

Dans notre équipe, la RMN in vivo nous permet de suivre les flux de métabolites, les stocks de composés et leur compartimentation dans les compartiments sub-cellulaires. Les données que nous avons obtenues à la suite de carence en sucre sont d'une résolution temporelle de l'ordre de la minute.

Gout et al. Early response of plant cell to carbon deprivation: In vivo 31P-NMR spectroscopy shows a quasi-instantaneous disruption on cytosolic sugars, phosphorylated intermediates of energy metabolism, phosphate partitioning, and intracellular pHs. New Phytologist, 2010
Pratt et al. Phosphate (Pi) starvation effect on the cytosolic Pi concentration and Pi exchanges across the tonoplast in plant cells: An in vivo 31P-nuclear magnetic resonance study using methylphosphonate as a Pi analog. Plant Physiology, 2009


Hormone végétale et toxicité au cadmium [en savoir plus]

Dans le but d'identifier les mécanismes de tolérance et de détoxication mis en place par les plantes pour lutter contre la polution au cadmium, nous avons montré une très grande similarité entre la régulation génique en réponse à ce métal et en réponse à une hormone végétale souvent comparée aux hormones stéroïdiennes humaines. Ainsi, tout ajout de cette hormone augmente la toxicité du cadmium chez la plante alors que sa déplétion augmente la tolérance au stress métallique.

Herbette et al. Genome-wide transcriptome profiling of the early cadmium response of Arabidopsis roots and shoots. Biochimie, 2006
Villiers et al. Evidence for functional interaction between brassinosteroids and cadmium response in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany, 2012


Transfert et distribution de l'uranium dans les plantes [en savoir plus]

L'étude de l'impact des métaux lourds sur la physiologie et le métabolisme de la plante nous a permis de mettre en évidence trois scénarios possibles d’accumulation et de mobilisation de l’uranium dans des plantes d’intérêt agronomique cultivées hors sol. Ainsi, le colza représente-t-il une espèce prometteuse pour les stratégies de phytoremédiation par phytoextraction, puisque capable d'accumuler et de transférer vers ses parties aériennes la plus grande quantité d’uranium.

Laurette et al. Speciation of uranium in plants upon root accumulation and root-to-shoot translocation: A XAS and TEM study. Environmental and Experimental Botany, 2012
Laurette et al. Influence of uranium speciation on its accumulation and translocation in three plant species: Oilseed rape, sunflower and wheat. Environmental and Experimental Botany, 2012


Absorption et distribution des éléments métalliques dans les plantes

Nous publions dans un dossier de Biofutur dédié « au sol, au climat et à l’environnement », un article nommé Absorption et distribution des éléments métalliques dans les plantes. Nous y abordons l’absorption racinaire des éléments traces métalliques présents dans le sol, leur contrôle et leur devenir dans la plante et leurs effets toxiques. Finalement, nous concluons sur la nécessaire poursuite des efforts de recherche en nutrition minérale des plantes et sur leur valorisation grâce aux outils biotechnologiques afin de sélectionner et de développer des plantes d’intérêt agronomique aux caractéristiques novatrices notamment dans le domaine de la phytoremédiation.

Bourguignon J, Alban C and Ravanel S. Absorption et distribution des éléments métalliques dans les plantes. Biofutur, 2016


Le yin-yang de l’uranium dans la plante Arabidopsis thaliana [en savoir plus]

L’uranium n’est pas nécessairement toxique pour les plantes, au contraire. En étudiant Arabidopsis thaliana dans des conditions de culture variées, nous avons montré que, suivant les niveaux d’absorption du fer et du phosphate, l’uranium peut être, soit délétère, soit bénéfique. D’une façon générale, l’uranium affecte la disponibilité du fer dans la plante. Ainsi, un mutant d’Arabidopsis thaliana pour lequel l’absorption de fer est affectée devient chlorotique lorsque le phosphate n’est pas limitant. L’ajout d’uranium provoque alors un verdissement des feuilles et une croissance correcte de la plante. Comment explique-t-on ce paradoxe ?

Berthet S, Villiers F, Alban C, Serre N, Martin-Laffon J, Figuet S, Boisson AM, Bligny R, Kuntz M, Finazzi G, Ravanel S and Bourguignon J. Arabidopsis thaliana plants challenged with uranium reveal new insights into iron and phosphate homeostasis. New Phytologist, 2018


Réponse du système racinaire d’Arabidopsis à un stress induit par l’uranium : quitte ou double ! [en savoir plus]

Dans ce travail, nous montrons que le développement et l’architecture des racines d’Arabidopsis thaliana sont fortement modulés en réponse à l’uranium, ceci de façon dose dépendante.

Serre NBC, Alban C, Bourguignon J and Ravanel S. Uncovering the physiological and cellular effects of uranium on the root system of Arabidopsis thaliana. Environmental and Experimental Botany, 2019


Micro-algue radiorésistante

Une nouvelle micro-algue radiorésistante - Brevet [en savoir plus]

Nous venons de breveter l'utilisation potentielle pour la décontamination d'installations nucléaires d'une nouvelle souche de micro-algue. Cette algue que nous venons de découvrir, possède d'extraordinaires propriétés de résistance aux rayonnements ionisants et est de plus capable d'accumuler fortement des cations métalliques radioactifs a été découverte.

Rivasseau et al. Une nouvelle micro-algue radiorésistante.
Brevet FR 10/0578 (2010) et PCT/IB2011/050589 (2011)


Découverte d’une microalgue à la radiotolérance exceptionnelle [en savoir plus]

Nous venons de découvrir dans une piscine de refroidissement de combustibles nucléaires une nouvelle microalgue très radiotolérante. Nous avons analysé les propriétés de cette espèce inédite et entrevu de nouvelles stratégies de bioremédiation.

Rivasseau et al. An extremely radioresistant green eukaryote for radionuclide bio-decontamination in the nuclear industry. Energy & Environmental Science, 2014

Phytoremédiation

Arabidopsis thaliana, une plante modèle pour l’étude de la détoxication métallique [en savoir plus]

Dans le but de mettre en place des stratégies de dépollution des sols contaminés par l’utilisation de plantes, notre équipe a entrepris une étude d'Arabidopsis thaliana faisant notamment appel à des approches globales de transcriptomique, de protéomique et de métabolomique couplées à des approches plus ciblées de génétique, de biochimie classique et de bioinformatique.

Sarry et al. Dynamics of Arabidopsis thaliana soluble proteome in response to different nutrient culture conditions. Electrophoresis, 2006
Sarry et al. The early responses of Arabidopsis thaliana cells to cadmium exposure explored by protein and metabolite profiling analyses. Proteomics, 2006
Ducruix et al. New insights into the regulation of phytochelatin biosynthesis in Arabidopsis thaliana cells provided by metabolite profiling analyses. Biochimie, 2006
Ducruix et al. Metabolomic investigation of the response of the model plant Arabidopsis thaliana to cadmium exposure: Evaluation of data pretreatment methods for further statistical analyses. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2008
Dutilleul et al. The Arabidopsis thaliana putative selenium-binding protein (SBP) family: Expression study and characterization of SBP1 as a potential new player in cadmium detoxification processes. Plant Physiology, 2008
Jaquinod et al. A proteomics dissection of Arabidopsis thaliana vacuoles isolated from cell culture. Molecular and Cellular Proteomics, 2007


En route vers la phytoremédiation de l’uranium [en savoir plus]

Les résultats que nous avons obtenu donnent un premier aperçu des voies métaboliques et de signalisation affectées par l’uranium, permière étape essentielle à la sélection de plantes utilisables dans des stratégies de phytoremédiation.

Doustaly et al. Uranium perturbs signaling and iron uptake response in Arabidopsis thaliana roots. Metallomics, 2014

Méthylations

Méthylation et métabolisme chloroplastique [en savoir plus]

De nouvelles données suggèrent que le métabolisme carboné du chloroplaste pourrait être régulé par méthylation. Cette découverte ouvre des perspectives importantes sur le rôle de la méthylation de certaines protéines chloroplastiques (Rubisco et/ou des aldolases) sur le rendement des cultures et la production de molécules à haute valeur ajoutée par les chloroplastes.

Mininno et al. Characterization of chloroplastic fructose 1,6-bisphosphate aldolases as lysine-methylated proteins in plants. Journal of Biological Chemistry, 2012


Évolution moléculaire d’une protéine méthyltransférase chloroplastique [en savoir plus]

Dans ce travail, nous avons étudié l'évolution moléculaire d'une protéine méthyltransférase chloroplastique responsable de la méthylation de protéines chloroplastiques impliquées dans la fixation du CO2. Nous montrons qu'une insertion d'un acide aminé accompagnée de deux substitutions sont suffisantes pour changer sa spécificité de substrat.

Mas et al. Molecular evolution of the substrate specificity of chloroplastic Aldolases/Rubisco lysine methyltransferases in plants. Molecular Plant, 2016