Régulation de l'interconversion des glycérolipides chez les plantes en réponse aux variations environnementales – Reglisse

Ce projet est basé sur l'utilisation de la génétique et de la génétique chimique (cette dernière est utilisée pour contourner les problèmes de redondance génétique).

Identification d'un contrôle transcriptionel très rapide
Identification d'une enzyme impliquée dans le remodelage des glycérolipides
identification d'un lien entre le signal Pi et des voies hormonales végétales

Identification de composés végétaux et d'enzymes impliqués dans le déclenchement du remodellage lipidique

Arnaud et al (2014). Identification of phosphatin, a drug alleviating Pi starvation responses in Arabidopsis. Plant Physiol. 166 :1479-1491
Chevalier et al. « Chemical genetics in dissecting membrane glycerolipid functions. In Lipids in Plants and Algae development. Nakamura and Li-Beisson eds. Springer. Subcell Biochem 86, 159-75.
Chevalier et al (2015) Identification par deux criblages simultanés indépendants d’une famille d’inhibiteurs du métabolisme des glycérolipides. Med Sci Paris, 2015, 31(3): 320-327
Bonnot et al (2015). A chemical genetic strategy identify the PHOSTIN, a synthetic molecule that triggers phosphate starvation responses in Arabidopsis thaliana. New Phytol.
Kanno et al. 2016. Performance and Limitations of Phosphate Quantification: Guidelines for Plant Biologists. Plant Cell Physiol. 57, 690-706
Michaud et al. (2016) A tethering complex between mitochondrial membranes is involved in plant lipid trafficking. Curr. Biol. 26(5): 627-639
Botella et al. (2016) ALA10, a phospholipid flippase, controls FAD2/FAD3 desaturation of phosphatidylcholine in the ER, and affects chloroplast lipid composition in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 170 (3):1300-1314
Rocha et al. (2016) Structural insights and membrane binding properties of MGD1, the major galactolipid synthase in plants. Plant J. 85 (5):622-633
Bastien et al. (2016) New insights on thylakoid biogenesis in plant cells. Int. Rev. Cell Mol. Biol. 323, 2016, 323, 1-30.

Le phosphore (P) est un macro-élément essentiel. Il est présent sous forme de phophate (Pi) dans la majorité des sols, mais en quantité limitante pour la nutrition des plantes. Les engrais phosphatés sont donc massivement utilisés pour augmenter les rendements, avec des effets néfastes sur l'environnement (eutrophisation des cours d'eau).
Mieux gérer la prise et l'utilisation du phosphore chez les plantes afin de réduire l'emploi des intrants phosphatés est donc essentiel. L'objectif du projet REGLISSE vise à augmenter nos connaissances sur la réponse des plantes aux variations de Pi du sol en se focalisant sur les modifications produites affectant le remodelage lipidique des membrane cellulaires. Chez les plantes un tiers du Pi se trouve dans les phospholipides. Confrontée à une carence en Pi, la plante module sa composition lipidique en favorisant la production de galacto- et sulfo-lipides permettant d'économiser le Pi.
Au niveau transcriptionel, de nombreux gènes impliqués dans la dégradation des phospholipides et la synthèses de glycolipides plastidiaux sont modulés par la carence et corrèlent avec ce remodelage lipidique (augmentation de: PLD?1, PLD?2, NPC4, NPC5, SQD2, MGD2, MGD3, PENMT1, DGD2; et baisse de PENMT2, ATS1, ATS2). Tous ces gènes sont impliqués dans l'ajustement de la balance phospholipides versus glycérolipides. Les étapes de ce remodelage lipidique s'effectuent par des mécanismes transcriptionels et post transcriptionels complexes. De nombreuses inconnues subsistent impliquant entre autre un réajustement de voies métaboliques, des inter-conversions de lipides et une modification du trafic intracellulaire.Nous visons l'identification de nouveaux éléments impliqués dans ces processus. Pour ce faire, nous allons produire un référentiel temporel de la mise en place de ces modifications en combinant des analyses de transcriptomique et de lipidomique. Ces études s'appuieront en outre sur des approches de génétique classique et chimique. Nous bénéficions en effet de molécules brevetées par les deux partenaires favorisant l'identification de ces éléments qui restent majoritairement inconnus malgré leur cruciale importance pysiologique. Les composés déjà disponibles sont d'un côté la Phostin et la Phosphatin qui modulent les réponses liées à la carence en Pi et de l'autre la Galvestine-1 qui inhibent la biosynthèse des galactolipides, bloquant ainsi la principale voie affectant les modifications de glycérolipides liées à la carence en Pi. De nouveaux composés chimiques bloquant spécifiquement certaines étapes du remodelage des glycerolipides seront aussi recherchés dans le cadre de ce projet. L'usage de ces drogues et de mutants choisis offre la possibilité de découpler une partie de ces réactions du statut phosphaté de la plante et donc de mieux évaluer leur impact physiologique.
L'objectif de ce projet est d'élucider les mécanismes régulant les profils membranaires en glycérolipides en réponse à la quantité de Pi disponible, d'identifier/valider de nouveaux acteurs de ce processus, d'étudier l'impact physiologique de ces modifications et enfin de rechercher des moyens pour contrôler ces phénomènes. Il ambitionne de produire des connaissances fondamentales qui pourraient avoir des répercussions en agronomie (manipulation du métabolisme lipidique et stratégies permettant de baisser la consommation de Pi chez les plantes).