Projet ANR-07-BLAN-0207 – MITARD : Mitochondrial DNA recombination and transmission in Arabidopsis thaliana
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : jose GUALBERTO (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 265000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 48 mois
Résumé : La mitochondrie contient sa propre information génétique, le génome mitochondrial (mtDNA) qui code pour protéines essentielles à l'assemblage des complexes respiratoires et qui est transmit maternellement dans la plupart des eucaryotes supérieurs. Des mutations du mtDNA ou de la machinerie nécessaire à sa maintenance et à son expression sont associées à avec un grand nombre de désordres. Chez l'homme ces mutations sont associées à des maladies qui affectent les tissus les plus dépendants de la phosphorylation oxydative mitochondriale. Chez les plantes, l'information génétique mitochondriale influence plusieurs traits d'importance agronomique, comme la fertilité, la fonction chloroplastique et la compatibilité de croisement. Des mutations qui affectent le mtDNA sont aussi la cause de la plupart des exemples étudiés de stérilité mâle cytoplasmique (CMS) très utilisée pour la production d'hybrides à haut rendement. -  Plusieurs caractéristiques de la réplication et de la transmission du mtDNA semblent être communes aux eucaryotes supérieurs et en particulier des mécanismes de recombinaison semblent avoir un rôle central dans la réparation et réplication du mtDNA. La recombinaison est aussi responsable de l'existence de configurations alternatives du mtDNA qui co-existent à des niveaux sub-stoechiométriques avec la forme majeure du mtDNA. Des individus chez lesquels ces configurations alternatives deviennent prédominantes (un processus appelé substoichiometric shifting  ou SSS), peuvent ségréguer à partir de parents présentant du mtDNA hétéroplasmique. Dans la plante modèle Arabidopsis thaliana la mutation msh1 provoque l'accumulation de réarrangements caractéristiques du mtDNA par SSS. Pour notre part, nous avons récemment identifié un autre composant du processus de SSS : le gène OSB1, qui code pour une protéine ssDNA-binding spécifique des organelles des plantes. La mutation osb1 entraîne l'accumulation et la ségrégation de formes alternatives du mtDNA résultant de la recombinaison entre des petites séquences répétées. OSB1 est exprimé préférentiellement dans le pollen et les ovules non fertilisées, montrant que le nombre de copies des sub-génomes est contrôlé dans ces tissus. -  Notre objectif est de comprendre les processus génétiques qui régulent la réplication et la transmission stoechiométrique du mtDNA, avec un intérêt particulier pour le rôle de la recombinaison dans ces processus. Les mutants msh1 et osb1 sont des bons modèles pour l'étude de ces questions, car ils permettent l'exploitation des puissants outils de la génétique et de la biologie cellulaire et moléculaire disponibles pour la plante modèle Arabidopsis. Ainsi nous voulons entreprendre une étude de la réplication et de la ségrégation du mtDNA pendant la gamétogenèse, et une étude des effets des mutations msh1 et osb1 dans ces processus. Dans des tissus spécifiques récoltés par microdissection au laser, nous déterminerons les quantités relatives de la forme majeure du mtDNA et des sub-génomes alternatifs (résultant de recombinaison moléculaire) en rapport avec les quantités de DNA nucléaire. Cette recherche permettra d'abord de comprendre quels sont les stades du développement de la plante qui sont critiques pour la transmission d'un génome mitochondrial fonctionnel et ensuite quelles sont les bases du mécanisme de SSS entraînant la transmission de génomes recombinés dans certains mutants. -  Par ailleurs nous avons déjà identifié d'autres composants de la machinerie de maintenance du mtDNA et nous analyserons l'expression des gènes reconnus selon les tissus et les étapes du développement. Nous pourrons ainsi déterminer ceux qui ont un rôle important dans la transmission du mtDNA pendant la gamétogenèse. Ces recherches ouvriront la voie à l'étude des fonctions différents facteurs impliqués ainsi qu'à leurs interactions pendant le développement de la plante.                                                     ...