Déchiffrer la fonction des microARN dans le développement des racines protéoïdes du lupin blanc – MicroLUP

Le projet combine plusieurs approches :

Transcriptomique et bio-informatique : analyses d’ARNm et petits ARN aux différents stades de développement des racines protéoïdes, construction de réseaux miRNA/gènes et validation par degradome sequencing.

Fonctionnel in planta : tests par surexpression, inhibition par mimicry, transformation transitoire de racines chevelues et études d’expression spatiale/temportelle via promoteurs rapporteurs.

Ressource TILLING : création de la collection LUPTILL (~2500 lots M3) pour isoler des mutants dans les gènes cibles.

Cette stratégie intégrée relie profils moléculaires, validation fonctionnelle et ressources génétiques pour comprendre la plasticité racinaire du lupin blanc.

Les résultats obtenus incluent :

La caractérisation du récepteur LalbCCR1, publié dans PNAS (2025), démontrant une régulation systémique commune aux racines protéoïdes et aux nodules.

La mise en place d’une ressource génétique TILLING (LUPTILL), avec 2500 lots M3 en cours de criblage.

L’identification par analyses de petits ARN d’un miRNA candidat régulant la formation des racines protéoïdes via des gènes GRAS.

Ces avancées renforcent le rôle du lupin blanc comme modèle de plasticité racinaire et ouvrent de nouvelles perspectives en biologie translationnelle.

Les prochaines étapes incluent :

L’exploitation des mutants TILLING pour valider les gènes cibles des miRNA.

La validation fonctionnelle des miRNA candidats par mimicry, surexpression et analyse de mutants.

L’intégration des signaux locaux (miRNA) et systémiques (LalbCCR1) pour proposer un modèle global d’adaptation racinaire.

À terme, ces connaissances pourraient être transférées à d’autres cultures pour améliorer leur efficience d’acquisition du phosphore, contribuant à réduire l’usage d’engrais et à favoriser des systèmes agricoles plus durables.

La formation de racines protéoïdes chez le lupin blanc est une réponse adaptative à la carence en phosphate qui permet à cette espèce de récupérer efficacement ce nutriment fondamental pour les plantes. La possibilité de transférer un jour la capacité à former ces structures simples à d’autres espèces cultivées permettrait de préserver cette ressource limitée. En effet, l’utilisation massive d’engrais provoque un épuisement des stocks de phosphate. Le projet MicroLUP vise à étudier le rôle des microARNs dans le développement des racines protéoïdes afin de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent leur formation. Ce projet est porté par un consortium qui allie l’équipe de Benjamin Péret (Coordinateur – Partenaire 1 – spécialiste du développement racinaire – UMR B&PMP) avec celle de Martin Crespi (Partenaire 2 – spécialiste de l’étude des miRNA – UMR IPS2) et d’Adnane Boualem (Partenaire 3 – plateforme de TILLING de l’IPS2). Des analyses préliminaires ont mis en évidence de nombreux miRNAs dont l’expression est modulée au cours du développement de ces racines. Ces analyses ont permis d’identifier des candidats potentiels de miRNA ciblant des gènes notamment de la famille des facteurs de transcription GRAS. Le projet MicroLUP prévoit de pousser ces analyses en créant des réseaux de miRNA/gènes grâce à l’étude de mutants avec un développement altéré (identifiés par le Partenaire 1) pour aider au choix de miRNA candidats régulant le développement des racines protéoïdes (Partenaire 2). L’analyse de la fonction de ces miRNA sera ensuite menée in planta par des approches de transformation transitoire, étude du profil d’expression et production de mutants (Partenaire 1). En parallèle, une population de TILLING sera générée grâce à une population mutagénisée à l’EMS produite par le Partenaire 1 et sera amplifiée et criblée pour trouver de nouveaux mutants chez le lupin blanc (Partenaire 3). Ce projet combine la mise en place de réseaux de gènes impliquant des miRNA et leurs cibles avec la génération de ressources génétiques comme le TILLING qui pourront être utilisées pour des applications en champs afin d’améliorer notre compréhension des mécanismes de formation des racines protéoïdes. En outre, le projet MicroLUP ouvre des perspectives pour l’amélioration des systèmes racinaires chez les espèces cultivées par des approches futures de biologie translationnelle.