Publié le 12 janvier 2022
Corps de texte 1
Responsable de l'équipe
Adresse
Laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale
CEA-Grenoble
17 avenue des Martyrs
38 054 Grenoble cedex 9
France
Membres de l'équipe
Antonin Galien, Étudiant en thèse
Véronique Hugouvieux, Ingénieur chercheur CEA
Stephanie Hutin, Post-doctorante
Agnès Jourdain, Technicienne CEA
Catarina Da Silva, Chercheur UGA
Thématique de recherche
L'étonnante diversité des organismes supérieurs repose sur l'adaptation évolutive des voies de développement présentes dans les phylums basaux. Des changements dans les gènes de contrôle du développement, et dans les facteurs de transcription (FT) qu'ils codent, sont à l'origine de cette nouvelle fonctionnalité. Les gènes MADS-box sont un exemple d'une famille de gènes de contrôle du développement, présents chez tous les eucaryotes. Ils se sont considérablement diversifiés au cours de l'évolution et ont subi une expansion particulièrement importante chez les plantes à fleur. La diversification de la fonction des TF MADS de plantes a été réalisée par ajout de domaines d'oligomérisation à la machinerie de liaison à l'ADN, ce qui a permis le contrôle précis d'une pléthore de processus de développement distincts. Afin de comprendre la fonction des FT MADS dans le développement de la plante, nous utilisons une combinaison de techniques de biologie structurale, de biophysique et de génétique.
Nous mettons actuellement l'accent sur les gènes MADS-box de classe A-E
et leur rôle dans la floraison et la morphogenèse des organes floraux. Les profils d'expression qui se chevauchent chez les gènes de classe AE déterminent la bonne formation de l'ensemble des organes floraux : sépales, pétales, étamines et carpelles (Figure 1). Des mutations dans les gènes MADS, qui modifient leur niveau d'expression conduisent à des phénotypes floraux saisissant (Figure 2), pouvant aller jusqu'à la conversion complète de tous les organes floraux en feuilles. Les mécanismes moléculaires mis en jeux lors de l'organogenèse florale sont largement inconnus. Les modèles actuels stipulent que c'est l'assemblage de complexes spécifiques tétramériques de MADS qui est à l'origine du développement des différents organes floraux (Figure 3). Les différents complexes formés seraient capables de lier deux sites d'ADN présents dans les régions régulatrices des gènes cibles, entraînant ainsi le développement de tel ou tel organe floral (Figure 4). Afin de relier les phénotypes floraux observés à des mécanismes d'ordre atomique et moléculaire, nous combinons des études de biophysique menées
in vitro sur les FT MADS (cristallographie des protéines, RMN, AFM) avec des expériences de génétique menées
in planta.
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Figure 1. Diagramme schématique du modèle ABCDE et développement des organes floraux.
Les profils d'expression chevauchant des gènes MADS-box (AE) déterminent l'identité des organes floraux. Par exemple, les classes A et E donnent des sépales et la combinaison des classes A, B et E donne des pétales. |
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Figure 2. Fleur d’Arabidopsis thaliana chez une plante sauvage ou mutée dans un TF MADS.
Des mutations de différents gènes MADS conduisent à des phénotypes floraux frappantes (de haut à gauche et dans le sens des aiguilles d'une montre, type sauvage, ap3, AP1, ag). |
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Figure 3. Structure composite des domaines de liaison à l’ADN et d'oligomérisation du TF MADS, SEPALLATA 3 (SEP3).
La structure cristalline du tétramère SEP3 est représentée en bleu et vert et le domaine de liaison à l'ADN MADS de la protéine humaine MEF2 est représentée en gris. |
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Figure 4.
Micrographies de force atomique de complexes protéine-ADN.
A. Domaine de liaison à l'ADN de SEPALLATA 3 complexé à un ADN de 1 kb provenant du promoteur
AP3. L'ADN est tracé et la hauteur de l'ADN et de la protéine mesurée.
B. Hauteur en nm de l'ADN et des protéines comme dans A.
C. La liaison spécifique de la protéine peut être confirmée en se référant à la longueur de l'ADN et à la position de la boîte CArG. |
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