Contrôle de la prolifération cellulaire au cours du développement et en réponse à l’environnement chez Arabidopsis – ARABIDOSTART

Le cycle cellulaire constitue un mécanisme fondamental à la base des processus de croissance, de développement et de reproduction de tout organisme vivant. Il contribue notamment à générer la biomasse de quelques 600 billions de tonnes de carbones que représentent les plantes terrestres.
Des travaux récents ont révélé que le contrôle de la progression du cycle cellulaire et de la croissance chez les plantes présente des différences fondamentales comparativement aux régulations observées au sein d’organismes tels que les levures et les métazoaires. Pourtant, encore à ce jour, les caractéristiques relatives à ces mécanismes chez les plantes sont bien mal décrites. C’est pourquoi, dans ce projet, nous proposons de cibler notre étude sur la machinerie moléculaire spécifique aux plantes, contrôlant une des étapes clefs du cycle cellulaire, à savoir l’entrée en phase de réplication de l’ADN.
En effet, la réplication de l’ADN est un mécanisme fort consommateur d’énergie et suppose des implications à long termes puisque toute division cellulaire débute par l’entrée de la cellule en phase S, c’est-à-dire en phase de synthèse de l’ADN. Il n’est donc pas surprenant que cette étape soit régulée par des mécanismes complexes intégrant des signaux intrinsèques (e.g. nutrition, régulation hormonale) aussi bien que des signaux environnementaux (e.g. température, humidité). L’idée de ce projet est donc de mettre à jour les mécanismes moléculaires d’une voie majeure – bien qu’identifiée seulement récemment- de contrôle de la réplication de l’ADN, voie basée sur la dégradation des protéines ICK/KRP, inhibiteurs de CDK chez les plantes, par un complexe ligase de type cullin-ring finger et comprenant la protéine F-box, FBL17. La dégradation de ces protéines ICK/KRP permet à la protéine kinase CDKA;1, régulateur central du cycle cellulaire, d’être activée et d’engager l’entrée en phase S du cycle. Nos travaux antérieurs ont montré que les proportions relatives de protéines CDK et d’inhibiteurs de CDK sont un paramètre décisif quant à la progression du cycle cellulaire, notamment en conditions de stress. C’est dans ce contexte que ce projet, innovateur et intégratif, vise à identifier les mécanismes de dégradation des inhibiteurs de CDK chez les plantes.
En utilisant des techniques de pointes en microscopie, nous proposons une analyse quantitative des régulateurs du cycle cellulaire en s’intéressant notamment aux conséquences de conditions environnementales contraignantes sur les concentrations des acteurs du cycle cellulaire. Par ailleurs et en collaboration avec des biologistes mathématiciens, nous développerons un model de régulation du cycle cellulaire basé sur nos données quantitatives pour mieux élucider la nature intégrative du contrôle de la réplication de l’ADN au cours de la croissance et du développement des plantes.