– ROS-Signal

La vie dans une atmosphère riche en oxygène doit faire face aux dégâts causés par le stress oxydatif. Les végétaux sont particulièrement exposés au stress oxydatif généré par les processus photosynthétiques. Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont produites continuellement par le métabolisme de base de la cellule mais leur production est considérablement accrue lorsque les végétaux sont exposés à des conditions de stress telles que la forte lumière, la basse température et la sècheresse. Bien que les ROS ont été considérées comme des molécules toxiques, il est maintenant reconnu que ces composants, et en particulier l'H2O2, jouent un rôle majeur dans les voies de signalisation cellulaires et la régulation de l'expression de gènes dans de nombreux organismes, dont les végétaux. Le but du projet est de comprendre comment la production et l'accumulation de ROS sont contrôlées et comment les ROS peuvent jouer un rôle de molécule signal. Les stress environnementaux sont perçus principalement dans le chloroplaste en raison des perturbations du flux d'électrons photosynthétique qui aboutissent à une production accrue de ROS. Simultanément, l'état redox du chloroplaste détermine l'état de réduction des thiorédoxines. Selon notre hypothèse de travail, les thiorédoxines et d'autres molécules à thiols réactifs diminueraient l'activité des enzymes antioxydantes, permettant ainsi un burst oxydatif transitoire qui induirait alors l'expression des gènes répondant aux ROS. Nous étudierons le mécanisme moléculaire et les cinétiques de production et d'accumulation des ROS au cours de la photosynthèse, le rôle des thiorédoxines dans la régulation du flux d'électrons photosynthétique et de la production de ROS, le rôle des thiorédoxines dans la régulation de l'activité des enzymes antioxydantes (ascorbate peroxydases et catalases) ainsi que le niveau d'expression de gènes cibles en réponse aux ROS. Nous effectuerons également une dissection génétique des voies de signalisation des ROS en utilisant des outils moléculaires récemment mis au point et permettant de mesurer in vivo la signalisation ROS chez Chlamydomonas à l'aide de promoteurs répondant spécifiquement à l'1O2 or H2O2 couplés à un gène rapporteur luciferase. De plus, une approche de génétique inverse, basée sur une approche ARN interférence, sera développée pour altérer spécifiquement l'expression de chacun des composants du système thiorédoxine chloroplastique. Elle permettra d'étudier le rôle fonctionnel des thiorédoxines chloroplastiques dans le contrôle du flux d'électrons photosynthétique, la production de ROS, la régulation des enzymes antioxydantes et la signalisation ROS dans le contrôle de l'expression de gènes nucléaires. Ce projet pluridisciplinaire combinera des techniques de spectroscopie, biochimie, biologie moléculaire et génétique afin d'étudier l'ensemble des processus de production et de signalisation des ROS permettant une adaptation des organismes photosynthétiques aux conditions environnementales .L'algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii sera utilisée comme organisme modèle. Chlamydomonas est un organisme haploïde, ce qui facilite les études génétiques. De plus, les mutants affectés dans les processus photosynthétiques peuvent être cultivés facilement et la détection des ROS in vivo par spectroscopie est plus facile que chez les plantes supérieures. Globalement, les différentes approches envisagées devraient permettrent d'obtenir une vision globale et intégrée des processus cellulaires mis en jeu in vivo chez un organisme photosynthétique.