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Génomique fonctionnelle et imagerie moléculaire végétale

Directeur :

Patrick MOTTE, Professeur ordinaire ( )

Adresse :

Département des Sciences de la Vie

Génomique fonctionnelle et imagerie moléculaire végétale

Boulevard du Rectorat, 27, Bât. B22

B-4000 Liège (Sart Tilman)

Tél : +32 4 3663810

Fax : +32 4 3662960

Membres du laboratoire :

Prof. P. Motte

Dr Marc Hanikenne (Chargé de Recherche FNRS) - ( )

Dr Vinciane Tillemans (Chargée de Recherche FNRS) - ( )

Sophie Califice (doctorante FRIA) - ( )

Isabelle Leponce (assistante ULg) - ( )

Glwadys Rausin (doctorante FRIA) - ( )

Patricia Piscicelli (Technicienne) - ( )

Nancy Stankovic (doctorante FRIA) - (Mail)

Thématiques :

• Contrôle de l’expression génique chez les organismes photosynthétiques : étude fonctionnelle des facteurs d’épissage SR et de leur rôle dans le processus d’épissage alternatif
  

La régulation de l'expression génique constitue un processus fondamental chez tous les êtres vivants. Chez les Eucaryotes supérieurs, la transcription du DNA amène à la synthèse de transcrits primaires, les RNAs messagers précurseurs (pré-mRNAs), constitués d’une suite d'exons interrompus par des séquences non codantes, les introns. Avant leur transport dans le cytoplasme, les pré-mRNAs subissent un ensemble de modifications dont l’excision-épissage qui est une étape essentielle dans sa maturation. Ce processus consiste en la reconnaissance précise des introns au niveau des sites d'épissage, en leur excision et en la ligature des exons. L’épissage se réalise dans un édifice macromoléculaire dénommé spliceosome (ou particule d’épissage) et requiert de nombreuses protéines différentes appelées de manière générique facteurs essentiels d'épissage incluant la famille des protéines SR. Celles-ci présentent généralement un ou deux motifs de reconnaissance du RNA dénommés RRM (RNA Recognition Motif) en N-terminal et un domaine riche en sérines et arginines (SR ou RS) en C-terminal. Chez les métazoaires, elles sont bien caractérisées et de nombreuses études soulignent leur rôle crucial dans l’épissage constitutif en participant à l’assemblage du spliceosome ainsi que leur importance dans l'épissage alternatif. L'épissage alternatif permet de produire différents RNAs messagers à partir d’un seul pré-mRNA, et de ce fait peut amener à la synthèse de plusieurs isoformes protéiniques. Il pourrait donc avoir contribué à la complexité morphologique et fonctionnelle des eucaryotes au cours de l'évolution. Les protéines SR sont impliquées dans l’épissage alternatif en participant au choix des sites d’épissage.

Chez Arabidopsis thaliana et Oryza sativa, respectivement 19 et 20 protéines SR distinctes ont été identifiées et constituent plusieurs sous-classes distinctes. Certaines d’entre elles sont homologues aux facteurs SR humains. L'épissage est un mécanisme essentiel dans le métabolisme ultérieur des mRNAs influençant leur stabilité, leur localisation cellulaire et l'efficacité de leur traduction. Les protéines SR seraient impliquées dans l'ensemble de ces mécanismes moléculaires. Il a été également montré que certaines protéines SR humaines sont impliquées dans le transport du RNA messager.

• Homéostasie des métaux chez les organismes photosynthétiques
  

 

Certains métaux (tels le zinc, le cuivre ou le fer) sont des oligoéléments essentiels à la croissance et à la survie de l’organisme et peuvent être en quantité insuffisante dans la plante. Par ailleurs, le développement de l’agriculture intensive et des activités industrielles ont provoqué une augmentation des teneurs en métaux toxiques dans les eaux et les sols. Les organismes photostynthétiques constituent le point d’entrée des métaux essentiels ou toxiques dans la chaîne alimentaire. Au-delà de son intérêt fondamental, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires contrôlant la prise, l’accumulation et la localisation des métaux dans les organismes photostynthétiques permettra un meilleur contrôle de la qualité nutritive et de la sécurité alimentaire des plantes cultivées. Elle permettra aussi de développer des stratégies efficaces de phytoremédiation (c-à-d l’utilisation de plantes pour dépolluer des sols contaminés).

Dans ce cadre, nous poursuivons deux lignes de recherche :

1. l'étude des mécanismes d'hyperaccumulation et de tolérance des métaux chez Arabidopsis halleri, une plante hyperaccumulatrice de zinc et de cadmium.

Les plantes ont développé deux stratégies opposées pour s’adapter à des sols contaminés par des concentrations toxiques de métaux : l’exclusion ou l’hyperaccumulation. Les plantes hyperaccumulatrices de métaux possèdent la propriété exceptionnelle d’accumuler et de tolérer des niveaux extrêmement élevés de métaux dans les tissus de leurs parties aériennes. Ces plantes métallophytes, dont la plupart appartiennent aux familles des Brassicaceae et des Asteraceae, ont la capacité d’accumuler jusqu’à > 1 % de Zn, > 0,01 % de Cd ou > 0,1 % de Ni du poids sec de leurs feuilles. Si l’écologie et la physiologie de ces plantes hyperaccumulatrices est étudiée depuis les années 70, l’analyse des mécanismes moléculaires sous-tendant ce trait extrême n’a débuté qu’au cours de la dernière décennie.

Arabidopsis halleri, une Brassicaceae, hyperaccumule le zinc et tolère le zinc et le cadmium. Avec la plante non-accumulatrice Arabidopsis lyrata, A. halleri est l’espèce sœur d’A. thaliana, une plante non-accumulatrice et sensible au zinc. Ainsi, A. thaliana et A .halleri auraient divergés il y a 3,5-5,8 millions d’années et partagent 94% d’identité de l’ADN au niveau de leurs séquences codantes. Des analyses transcriptomiques comparatives ont permis l'identification de gènes impliqués dans l'homéostasie des métaux constitutivement surexprimés chez A. halleri par rapport à A. thaliana. Ces gènes sont donc susceptibles de jouer un rôle dans la tolérance au zinc et au cadmium, l'hyperaccumulation du zinc, l'adaptation de l'homéostasie des micronutriments et la protection contre des stress abiotiques secondaires chez A. halleri. Au sein du laboratoire, notre travail a pour objectifs (i) d’identifier les déterminants de la surexpression des gènes d’homéostasie des métaux chez A. halleri, et (ii) d’en comprendre la fonction dans la plante.

2. la recherche et l’analyse de gènes encodant des transporteurs de métaux dans des génomes algaux (ex. Chlamydomonas reinhardtii).

Le génome des algues unicellulaires Chlamydomonas reinhardtii (algue verte) et Cyanidioschyzon merolae (algue rouge) ont été récemment séquencés. Nous avons contribué à l’annotation et à l’analyse de gènes d’homéostasie des métaux chez les deux algues. Notre travail a permis de tirer des enseignements sur l'évolution moléculaire de ces mécanismes et devrait faciliter dans le futur l'analyse moléculaire des mécanismes d'homéostasie et de tolérance des métaux chez les organismes photosynthétiques.

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Dernière mise à jour le 29 octobre, 2009