Mécanismes moléculaires de la compartimentation des métaux chez les cellules végétales – DISTRIMET

Contexte scientifique - Les métaux de transition sont essentiels pour de nombreuses fonctions chez les cellules vivantes. Ils sont nécessaires pour les réactions de transfert d'électrons pendant la respiration et la photosynthèse qui ont lieu dans des organites intracellulaires spécifiques : les mitochondries et les chloroplastes. Cependant, à cause de leurs propriétés physico chimiques, à fortes concentrations, les métaux de transition sont toxiques dans le cytosol. Les métaux doivent donc être séquestrés dans des compartiments intracellulaires où ils sont inoffensifs. La compartimentation des métaux de transition doit être strictement contrôlée pour les empêcher de nuire tout en permettant l'accès à leurs sites actifs. Ce projet s'intéresse à la compartimentation des métaux dans les cellules végétales. - La nutrition en métaux des plantes affecte les rendements sur les sols ayant une disponibilité en métal limitante. Le contenu en métal des produits végétaux affecte la qualité de la nutrition pour l'homme et le bétail. Les cellules végétales fournissent un excellent modèle pour l'étude de la compartimentation intracellulaire des métaux : elles contiennent de grandes vacuoles où les métaux peuvent être stockés et des chloroplastes qui sont le site principal d'utilisation de métaux comme le fer et le manganèse qui sont essentiels pour la photosynthèse. Ce projet propose d'étudier les mécanismes de stockage et de distribution du fer et du manganèse entre vacuole et chloroplastes. - Description du projet - Les partenaires et les équipes associées impliqués dans ce projet possèdent des expertises complémentaires qui permettront de mener à bien les objectifs fixés. Le partenaire 1 est reconnu dans le domaine du transport intracellulaire de métaux et la biogénèse des vacuoles dans les cellules végétales. Le partenaire 2 est un groupe pionnier international dans lequel les bases moléculaires de l'acquisition et du stockage du fer par les plantes ont été élucidées. Les équipes associées apportent une expertise dans le domaine de l'imagerie élémentaire utilisant le rayonnement synchrotron qui permettra de visualiser en 3-D la répartition des métaux. Les différentes équipes impliquées fournissent un éventail de technologies de pointe complémentaires en génétique moléculaire d'Arabidopsis, imagerie élémentaire et biologie cellulaire. - Le projet a trois objectifs majeurs : - - Identifier de nouveaux acteurs impliqués dans la compartimentation des métaux chez les cellules végétales. Les transporteurs de métaux qui permettent l'influx de Fe et de Mn dans les chloroplastes demeurent inconnus. De plus, le stockage et la mobilisation des réserves de métaux vacuolaires sont loin d'être complètement élucidés. Ces questions seront abordées par l'analyse par génétique inverse et la localisation intracellulaire de protéines de transport de métaux candidates. - - Elucider les mécanismes de la mobilisation du fer pendant la germination des graines et leur régulation. La germination fournit un excellent modèle de mobilisation des métaux programmée au cours du développement. Nous analyserons la répartition des métaux dans les graines en cours de germination de mutants affectés dans le stockage ou la mobilisation des métaux. La vacuole étant un site important de stockage des métaux, nous étudierons la dynamique de cette organelle au cours de la germination. De plus, nous rechercherons par des approches génétiques les mécanismes régulateurs du stockage et de la mobilisation. - - Analyser la dynamique de la compartimentation des métaux dans les feuilles soumises à des stress. Les feuilles serviront de modèle pour étudier une redistribution cellulaire des métaux induite par un facteur environnemental. Nous étudierons la répartition des métaux en réponse à des stress oxydatifs et nutritionnels. Nous testerons l'importance fonctionnelle de ces redistributions en analysant la tolérance aux stress de mutant affectés dans la compartimentation des mét