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La lumière est essentielle à la vie des plantes en tant que source d'énergie pour l'assimilation photosynthétique du carbone. Cependant, l'excès d'énergie absorbée par rapport à la capacité de fixation du carbone (notamment sous l?influence de contraintes environnementales), peut conduire à la production chloroplastique d'espèces actives de l'oxygène (EAO), dont l'oxygène singulet (1O2), ce qui entraîne l'oxydation de divers types de macromolécules. L'oxygène singulet est généré dans le chloroplaste par interaction de l'oxygène moléculaire avec les molécules de chlorophylle dans l'état triplet. Le projet est centré sur l'étude de la signalisation de l'1O2 chez les végétaux (Arabidopsis thaliana) en réponse au stress lumineux. Ce projet implique deux partenaires ayant des expertises complémentaires dans différents domaines allant de l'étude des effets des EAO sur les macromolécules biologiques à la biologie moléculaire des caroténoïdes et l'écophysiologie des plantes. Un des deux partenaires de ce projet a développé de nouvelles méthodes biochimiques et biophysiques pour analyser et visualiser les peroxydations lipidiques et aussi pour quantifier les contributions relatives de 1O2 et des autres EAO produites pendant le stress lumineux. Grâce à ces nouveaux outils analytiques, à l'utilisation de mutants appropriés d'Arabidopsis et à des conditions de culture adéquates, nous identifierons un modèle physiologique produisant sélectivement 1O2. Les mutants que nous allons cribler sont affectés dans les mécanismes de détoxication de 1O2 (antioxydants lipophiles et/ou dissipation thermique de l'énergie lumineuse). Le modèle physiologique que nous allons sélectionner devrait nous permettre d'étudier différents niveaux de production de 1O2 conduisant à la mort cellulaire ou à l'acclimatation au stress lumineux. Une analyse du transcriptome de notre plante modèle génératrice d'1O2 sera réalisée après exposition aux conditions de stress décrites ci-dessus. Nous étudierons en détails un certain nombre de gènes identifiés comme fortement régulés à la hausse. Une attention particulière sera portée aux enzymes impliqués dans l'oxydation des lipides et des caroténoïdes. En raison de sa réactivité et sa courte durée de vie, il est peu probable que l'1O2 produit dans le chloroplaste joue un rôle direct dans le transfert de l'information vers le noyau. Il est plus vraisemblable que des messagers intermédiaires soient produits à partir de molécules cibles de 1O2 dans les membranes chloroplastiques : acides gras polyinsaturés, antioxydants liposolubles, chlorophylle. Ceci est l'hypothèse de travail de ce projet. Les produits d'oxydation des lipides (oxylipines) et des caroténoïdes sont connus pour leur activité biologique et leurs fonctions de signalisation, en particulier chez les animaux ou au cours des interactions plantes-pathogènes. Nous proposons d'étudier l'implication de ce type de molécules dans la signalisation de 1O2 chez Arabidopsis en réponse au stress photooxydant. Nous voulons générer et caractériser in vitro les produits issus de l'oxydation par 1O2 des caroténoïdes, des lipides et des tocophérols. Ensuite nous rechercherons ces molécules in vivo dans des feuilles exposées à un stress lumineux. Nous examinerons en particulier la conjugaison de ces produits au glutathion, dont les adduits peuvent être transportés au travers des membranes biologiques. Les lipides et les caroténoïdes peuvent être aussi oxydés par des systèmes enzymatiques (lipoxygénases LOX, dioxygénases CCD). Nous étudierons la régulation de ces enzymes au cours du stress lumineux et nous essayerons de détecter leurs produits dans les feuilles stressées. Le rôle des oxylipines et des produits d'oxydation des caroténoïdes et des tocophérols générés soit par attaque directe de l'1O2 soit par voie enzymatique sera étudié sur des cultures de cellules d'Arabidopsis. En complément, des plantes entières seront exposées à des molécules volatiles issues de l'oxydation des caroténoïdes ou des lipides. La signalisation de l'oxygène singulet sera aussi étudiée dans différents mutants (et après croisement de ces mutants avec notre modèle physiologique) : mutants de la voie 13-LOX, des CCDs ou de la composition en caroténoides ou en lipides. Le travail que nous proposons de réaliser devrait fournir de nouvelles informations sur le stress lumineux chez les plantes, sur la manière dont les plantes s'adaptent à ce stress par régulation génique et sur la voie de transduction du signal de l'1O2 produit dans le chloroplaste vers le noyau.