Caractérisation de la fonction méristématique de LEAFY – CHARMFUL

Le but de ce projet est d’explorer une fonction nouvelle du régulateur floral LEAFY dans le développement des méristèmes végétaux.
Les méristèmes abritent les cellules souches des plantes et comprendre comment ils se forment est un enjeu majeur. Les efforts se sont pour l’instant concentrés sur les gènes WUSCHEL/CLAVATA ou les gènes KNOX.
LEAFY (LFY) est un facteur de transcription très étudié pour son rôle dans le développement des fleurs. Des données récentes issues de plusieurs angiospermes suggèrent fortement que LEAFY pourrait aussi jouer un rôle important dans la formation ou le maintien même des méristèmes. i) chez le riz et le maïs, LFY est responsable de la prolifération de l’inflorescence : la réduction de son expression provoque une baisse dramatique du nombre de branches et de graines du panicule. ii) chez certaines légumineuses, LFY est requis pour le développement des folioles, un phénomène nécessitant le maintien de l’identité méristématique dans la feuille et impliquant les gènes KNOX chez les autres espèces. iii) enfin, chez Arabidopsis, des données génétiques montrent que la formation des méristèmes axillaires à l’aisselle des feuilles implique également LFY. L’ensemble de ces observations suggère que le rôle de LFY dans la formation des fleurs pourrait se décomposer en deux temps : former le méristème et ensuite le changer en fleur.
Cette fonction « méristématique » pourrait bien être la fonction ancestrale de LFY. En effet, ce gène est présent chez les plantes qui ne possèdent pas de fleurs. Il s’exprime dans les méristèmes de gymnospermes, dans la pointe des tiges de fougères, et, chez la mousse Physcomitrella patens, il est requis pour la première division cellulaire du zygote.
Nous proposons une série d’expériences dans divers tissus de plusieurs espèces pour comprendre cette fonction méristématique, passée jusqu'à présent inaperçue.

Le projet comprend trois axes principaux, en plus d’un axe de coordination transversale. Dans le premier, nous analyserons le rôle de LFY dans la production des méristèmes floraux et axillaires chez Arabidopsis. Pour cela nous tirerons pleinement partie d’un variant de la protéine que nous avons construit en se basant sur des données structurales et qui permet de découpler la fonction identité florale de la fonction méristématique. Nous mettrons également au point une nouvelle démarche basée sur des outils mathématiques (modèle biophysique de liaison à l’ADN) et permettant d’identifier les gènes cibles direct d’un facteur à partir de leur séquence génomique. Cette démarche sera utile dans toute la suite.
Dans le deuxième axe, nous nous concentrerons sur les feuilles de Medicago (dont LFY contrôle la forme) et d’Arabidopsis qui peuvent être rendues plus complexes par LFY ou par les gènes KNOX. Nous identifierons et analyserons les cibles de ces deux types de régulateurs ce qui permettra de comparer leur mode d’action et de savoir s’il induisent le même procédé de la même façon.
Enfin, dans un troisième axe, nous étudierons PpLFY, l’orthologue de LFY chez Physcomitrella patens qui présente des propriétés différentes de LFY d’Arabidopsis et que nous caractériserons aux niveaux biochimique et structural et qui nous permettra sans doute d’approcher la fonction ancestrale de LFY.
L’ensemble de ces études nous dira quels sont les points communs entre la fonction méristématique dans ces différents systèmes biologiques ainsi qu’entre LFY et KNOX.
Ce projet s’appuie sur des compétences très diverses détenues par les 4 laboratoires participants: biologie du développement, génétique, évo-dévo, biochimie et biologie structurale, génomique et bioinformatique.
Il est basé sur des avancées méthodologiques développées dans les divers laboratoires comme la microdissection laser des tissus, les techniques de RNA-seq, la modélisation des interactions ADN/protéines, la transformation de Medicago ainsi que sur des résultats préliminaires soutenant l’hypothèse de ce rôle méristématique.