DS0401 -

Caractérisation fonctionnelle et structurale de l'appareil traductionnel mitochondrial chez Arabidopsis thaliana – MITRA

Résumé de soumission

Ce projet a pour objet la caractérisation structurale et fonctionnelle de l'appareil traductionnel des mitochondries d’Arabidopsis thaliana.
La recherche sur les mitochondries fait l’objet d’une attention considérable car ces organites assurent la respiration aérobie et représentent la centrale énergétique des cellules eucaryotes. Chez l’Homme, leur importance est soulignée par le fait que des dysfonctionnements mitochondriaux sont associés à un nombre croissant de troubles héréditaires et de maladies fréquentes, telles que des atteintes neuro-dégénératives, des cardiomyopathies, le cancer et l'obésité. Chez les plantes, certains remaniements mitochondriaux induisent la "stérilité mâle cytoplasmique" provoquant une incapacité des plantes à produire du pollen fonctionnel et qui est largement utilisé en agriculture pour faciliter la production d’hybrides à haut rendement.
Parmi les processus liés à l’expression des gènes mitochondriaux, la traduction reste le plus méconnue. Elle combine des caractéristiques d’origine bactérienne et d’autres très spécifiques qui ont évolué chez les eucaryotes. Le mitoribosome contient des sous-unités particulières dont des protéines à motif pentatricopeptide repeat (PPR) et son encrage sur les ARNm n’implique pas de séquences de type Shine-Dalgarno comme chez les bactéries. Chez les plantes, l'implication de nombreuses protéines PPR spécifiques pour la traduction devient de plus en plus évidente.
La caractérisation de l’appareil de traduction des mitochondries d’Arabidopsis sera un projet multidisciplinaire impliquant 3 équipes internationalement reconnues, aux expertises complémentaires. L'équipe de H. Mireau à l’IJPB-INRA, Versailles (partenaire 1) est experte en génétique des organites et en génomique moléculaire. Celle de P. Giegé à l’IBMP-CNRS, Strasbourg (partenaire 2) est reconnue pour la biochimie mitochondriale et l'équipe de Y. Hashem à l’IBMC-CNRS, Strasbourg (partenaire 3) est un leader mondial de la biologie structurale des ribosomes.
Le projet sera organisé en trois tâches bien définies. La tâche 1 déterminera la composition exacte et la structure à haute résolution du ribosome mitochondrial d’Arabidopsis par cryo-microscopie électronique. Pendant la tâche 2, la dynamique fonctionnelle de la traduction mitochondriale sera explorée par une approche de profilage des ribosomes. Enfin, la tâche 3 consistera en la caractérisation fonctionnelle de protéines impliquées dans l'initiation de la traduction et de sous-unités spécifiques du mitoribosome, ainsi qu’en l'analyse structurale de mitoribosomes purifiés à partir de certains mutants de traduction.
Les résultats préliminaires suggèrent que ces objectifs sont réalisables. Une analyse protéomique a déjà identifié des protéines PPR associées aux mitoribosomes et une structure préliminaire des mitoribosomes d’Arabidopsis a pu être obtenue par cryo-microscopie électronique. En outre, la technologie de profilage des ribosomes a été adaptée avec succès aux mitochondries de plantes, révélant la taille des empreintes des ribosomes mitochondriaux chez Arabidopsis.
Les résultats obtenus avec l’espèce modèle Arabidopsis aideront à comprendre la diversité et l'évolution des systèmes de traduction chez les eucaryotes. Il révéleront les spécificités de l'appareil de traduction des mitochondries de plantes, mais pourront également identifier les caractéristiques communes de la traduction mitochondriale chez les eucaryotes. Le projet est en outre pertinent pour des applications socio-économiques qui vont de l'agriculture à la santé humaine. A long terme, le projet pourrait aider à mieux comprendre certaines maladies mitochondriales liées aux dysfonctionnements de l’appareil traductionnel et/ou aux protéines PPR. Chez les plantes, nos données pourront aider à manipuler la traduction mitochondriale et concourir à répondre à certains enjeux primordiaux de l’agriculture moderne comme la production alimentaire, de molécules bioactives ou de biocarburants.

Coordination du projet

Hakim Mireau (Institut Jean Pierre Bourgin)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM INSERM DR NOUVELLE AQUITAINE
CNRS-ARN CNRS-Institut de biologie moléculaire et cellulaire, ARN-UPR 9002
INRA/IJPB Institut Jean Pierre Bourgin
CNRS-IBMP CNRS-Institut de Biologie Moléculaire des Plantes

Aide de l'ANR 459 901 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 36 Mois

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