Projet ANR-06-BLAN-0370 – Caphe : Cell calcium signatures regulate plant phenypropanoid metabolic phenotype
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : UNIVERSITE PAUL SABATIER TOULOUSE 3 (UNIVERSITE PAUL SABATIER TOULOUSE 3)
Partenaires : Institut national de la recherche agronomique; Université de Bourgogne; Université de Strasbourg; Université de Toulouse III - Paul Sabatier
Montant : 300000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Le couplage entre les voies de signalisation, le contrôle de l'expression génique et la réorientation du métabolisme est vital pour la mise en place d'une réponse biologique adaptative aux variations de l'environnement biotique ou abiotique de la cellule végétale. Or, en réponse aux différents signaux perçus, des messagers intracellulaires identiques peuvent être utilisés pour activer et contrôler des voies métaboliques issues de précurseurs communs. Comment la spécificité de réponse peut être générée est donc une question importante en physiologie végétale. Bases conceptuelles et expérimentales du projet : En réponse à différents éliciteurs induisant des réponses biologiques différentes, les plantes accumulent des phénylpropanoïdes (acide salicylique, phytoalexines et autres polyphénols dont les précurseurs des lignines). Ces métabolites issus d'un précurseur commun, la phénylalanine, jouent un rôle important dans les réactions de défense qui impliquent le calcium comme second messager. Nous avons démontré que les suspensions cellulaires de tabac répondent par des variations spécifiques de concentrations calciques cytosoliques et/ou nucléaires à la suite d'un traitement par deux classes d'éliciteurs distincts. Les éliciteurs non-nécrosant comme les oligogalacturonates induisent des variations calciques transitoires dans le cytosol, mais n'exercent pas d'effet significatif sur le calcium nucléaire. Au contraire, les éliciteurs nécrosant comme la cryptogéine provoquent une augmentation soutenue de calcium cytosolique et une importante élévation du calcium nucléaire. Ces fluctuations induisent l'activation de protéines kinases, impliquent des processus dépendant de la calmoduline (CaM), contrôlent la transcription de gènes codant des étapes clés de la voie métabolique et régulent la production de composés phénoliques solubles. L'inhibition des variations calciques affecte l'effet inducteur des éliciteurs. En parallèle, nous avons montré que l'expression des gènes de la voie des précurseurs des lignines est régulée par des facteurs de transcription de la famille MYB dont certains ont un site présomptif d'interaction avec la CaM et donc avec la voie calcium. Nous disposons donc d'un modèle biologique qui, confronté à deux classes d'éliciteurs (oligogalacturonates d'une part, cryptogéine, d'autre part), remodèle le métabolisme de la phénylalanine. C'est ce système que nous exploiterons dans ce projet. Hypothèse de travail et objectifs : Notre hypothèse de travail est que la rupture de l'homéostasie calcique ne s'effectuerait pas de manière stéréotypée mais selon une signature calcique caractéristique de chaque éliciteur. L'interprétation de l'information codée par le calcium permettrait, alors, aux plantes de réorienter le métabolisme de la phénylalanine selon les situations. Nous nous proposons, ici, de mieux comprendre comment les variations temporelles, spatiales et quantitatives des différents segments impliqués dans la signalisation calcique contrôlent la réorientation spécifique du métabolisme de la phénylalanine en réponse à ces éliciteurs. Plan de progression : Nous combinerons des approches de pharmacologie et de génétique inverse pour moduler et normaliser les réponses calciques cytosoliques et/ou nucléaires des cellules de tabac en réponse aux éliciteurs (oligogalacturonates et cryptogéine). Nous étudierons, plus particulièrement les interactions entre seconds messagers (calcium, H2O2 et NO) ainsi que les processus Ca-CaM dépendant. Nous évaluerons l'effet de ces signatures calciques ainsi que le rôle des facteurs MYB sur la transcription des gènes des phénylpropanoïdes (RT-qPCR). Nous déterminerons les réajustements dynamiques du métabolisme de la phénylalanine, dans les différentes conditions expérimentales retenues, en mesurant les flux de phénylalanine allant dans ses différentes classes de métabolites. Nous intégrerons les données obtenues dans un modèle explicatif et prédictif de la réorientation du métabolisme de