Projet ANR-11-BSV7-0027 – EVOFUN : Analyses évolutive et fonctionnelle du rôle de la famille multigénique MTP1 dans l’acquisition de la tolérance au zinc chez Arabidopsis halleri
Programme : Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc SVSE 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre BERTHOMIEU (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON)
Partenaires : Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes; Évolution, Écologie et Paléontologie
Montant : 280000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Analyses évolutive et fonctionnelle du rôle de la famille multigénique MTP1 dans l’acquisition de la tolérance au zinc chez Arabidopsis halleri .
Enjeux et objectifs du projetLe transporteur tonoplastique de zinc MTP1 est impliqué dans la tolérance au zinc, ce qui a été montré chez la plante modèle sensible au zinc Arabidopsis thaliana. La famille MTP1 possède 1 représentant chez cette espèce et 4 ou 5 représentants chez l'espèce extrêmophile, tolérante au zinc et hyperaccumulatrice de zinc, Arabidopsis halleri. A. halleri est une espèce qui est apparue très récemment au niveau évolutif (0,3 à 0,5 millions d'années). L'acquisition du caractère extrêmophile est donc très récente chez A. halleri. Elle repose vraisemblablement sur un nombre relativement réduit de modifications.La question se pose de savoir quelle est la contribution de la famille des transporteurs MTP1 dans l'acquisition du caractère extrêmophile chez A. halleri. Les différentes copies MTP1 jouent elles un rôle dans la tolérance au zinc chez A. halleri ? et dans l'affirmative, ces rôles sont ils équivalents ? Ces différentes copies sont elles soumises à une pression de sélection ? Y a-t-il une distribution spatiale dans l'expression des copies ? Répondre à ces différentes questions est l'objet du projet EVOFUN.
Méthodes et approches développées  .
Résumé de la soumission : Ce projet a pour but de caractériser la contribution des différents membres d'une famille multigénique à l'acquisition du caractère de tolérance au zinc chez l'espèce naturellement tolérante et hyper-accumulatrices de zinc Arabidopsis halleri. À ce titre, ce projet questionne le processus fondamental de l'évolution adaptative, en portant un intérêt particulier au rôle de la duplication des gènes. Pour répondre à cette problématique, ce projet d’interface combine de façon complémentaire et originale des approches évolutives et des approches fonctionnelles. Outre son intérêt fondamental, la réalisation de ce projet devrait avoir un intérêt majeur pour les applications dans le domaine de la phytoremédiation.       A. halleri est une espèce végétale sauvage, phylogénétiquement proche des espèces non tolérantes au zinc que sont Arabidopsis thaliana et Arabidopsis lyrata, et dont elle a divergé il y a moins de 15 millions d'années. Il a été proposé que l'acquisition du caractère de tolérance au zinc chez A. halleri a principalement pour origine la duplication de gènes contrôlant le transport du zinc et/ou la tolérance au zinc. Le gène "Protéine de Tolérance au Métal 1" (MTP1) est l'un de ces gènes. Nous avons déjà montré que 5 copies du gène MTP1 sont présentes chez A. halleri, alors que les espèces non-tolérantes A. thaliana et A. lyrata ne possèdent qu'une seule copie de ce gène. Cette pentaplication du gène MTP1 pourrait contribuer à l'acquisition de la tolérance au zinc chez A. halleri mais cette hypothèse est fortement mise en cause par nos travaux préliminaires qui suggèrent que les différents paralogues AhMTP1s pourraient avoir chacun des caractéristiques évolutives distinctes, certaines ne conduisant pas forcément à une augmentation de la tolérance au zinc.      Le projet présenté ici a pour ambition de découvrir les véritables caractéristiques évolutives de chacun des 5 membres de la famille AhMTP1 du point de vue de leur fonction dans la tolérance au zinc en associant des approches évolutives et fonctionnelles. Les approches évolutives permettront de déterminer le polymorphisme génétique existant pour chacune des copies AhMTP1 au sein d'une vaste collection de populations naturelles d'A. halleri ayant différentes origines géographiques et incluant des populations métallicoles et non métallicoles. En parallèle, une étude fonctionnelle des 5 gènes AhMTP1s sera effectuée afin évaluer la contribution individuelle de chacun des paralogues à la tolérance au zinc. La puissance de cette combinaison d’approches (évolutive et fonctionnelle) permettra d’identifier clairement quel(s) membre(s) de la famille MTP1 est (sont) la cible des mécanismes évolutifs le(s) conduisant à jouer un rôle déterminant dans l’acquisition du caractère de tolérance au zinc chez A. halleri. Ce travail nous permettra aussi de révéler avec précision les allèles et des polymorphismes nucléotidiques associés au caractère adaptatif des populations naturelles.      En soi, cette étude nous permettra d'avancer dans la compréhension des mécanismes moléculaires ayant conduit aux changements de la fonction des gènes au cours de l’adaptation aux sites pollués par le zinc. D'un point de vue appliqué, les informations obtenues par la réalisation de ce projet pourront potentiellement être exploitées afin d'améliorer la conception des stratégies de phytoremédiation des sols contaminés.
Résultats : .
Perspectives : .
Publications et brevets : néant à ce jour. Le travail est en cours.