– CIDS

Le fer est un élément minéral à la fois essentiel et potentiellement toxique. Une balance délicate des activités de transport à partir du milieu extérieur, entre organes et dans les divers compartiments cellulaires participe au maintien d'une homéostasie stricte du fer. Chez les plantes, les mécanismes moléculaires de l'entrée du fer par la racine ont été largement élucidés, en grande partie dans notre équipe. Par contre, notre connaissance des transporteurs responsables de la mobilisation du fer dans la plante, ainsi que de la spéciation du fer au cours de sa circulation reste parcellaire. Grâce à l'isolement du gène YS1 codant un transporteur de chélat de fer chez le maïs, nous avons pu identifier chez Arabidopsis une famille de 8 gènes homologues à YS1, potentiellement impliqués dans le transport intra-plante d'un complexe du fer avec un métabolite affin des métaux appelé nicotianamine (NA). La caractérisation fonctionnelle préliminaire de cette famille de gènes AtYSL confirme l'implication de certains de ces gènes dans la teneur en fer de la graine et la répartition de NA dans la plante (Le Jean et al., 2005 ; résultats non publiés). Le projet de recherche proposé vise à déterminer le rôle des AtYSL dans le transport longue-distance du fer en particulier, et des métaux en général. Nous avons récemment montré que la perte de fonction du gène AtYSL1 provoque une diminution de la quantité de fer et de NA dans la graine. C'est pourquoi l'étude de la circulation du fer dans la plante sera en grande partie abordée via le suivi aisé du remplissage de la graine. Des lignées d'Arabidopsis mutées pour chacun des gènes AtYSL, soit simples soit en combinaison, ainsi que des lignées RNAi sous-expresseurs des AtYSL seront obtenues par le partenaire 1. Leur phénotype, en particulier un défaut de teneur ou de composition en chélats de métaux sera recherché dans différents organes dont la graine. Cette étude sera basée sur une collaboration entre les deux partenaires du projet : analyse quantitative de la NA par HPLC (partenaire 1), dosage des métaux par ICP-MS et spéciation des métaux par des techniques analytiques couplant séparation chromatographique et spectrométrie de masse (partenaire 2). Cette collaboration, soutenue par un contrat « toxicologie nucléaire » du programme inter-organisme RIO (2004-2006), a porté ses fruits en donnant récemment lieu à 3 publications communes. Par ailleurs, dans le cadre du même programme, la synthèse d'un anologue de NA actif et distinguable de la NA endogène des plantes par HPLC a été réalisée. Cet analogue représente un outil extrêmement puissant pour discriminer entre circulation et néosynthèse ou dégradation du ligand dans les différents organes et en particulier la graine. Il permettra : (i) d'établir les voies de circulation de la NA dans la plante au cours du temps et en fonction des traitements métalliques appliqués (excès ou carence) et (ii) de rechercher une modification de l'affectation de la NA ainsi que des complexes métal-NA dans les différents organes des mutants ysl. Les résultats obtenus seront complétés par des études d'expression (PCR quantitative et gènes rapporteurs), de localisation subcellulaire (fusion GFP, immuno-détection), de fonction par expression hétérologue (complémentation fonctionnelle de mutants de transport de Saccharomyces cerevisiae). L'ensemble de ces données devraient permettre de démontrer l'implication des transporteurs AtYSL dans la circulation des métaux dans la plante. Par ailleurs, une approche globale visant à établir la spéciation du fer au cours de la circulation dans la plante et en particulier dans la sève phloémienne sera développée. La graine de pois est un système de choix pour l'étude du phloème car la collecte de ce dernier est aisée dans l'enveloppe débarrassée de son embryon et produit des quantités compatibles avec des analyses de biochimie (partenaire 1) et de chimie analytique (partenaire 2). L'importance des chélats ainsi identifiés dans le