Mecanismes d'acclimation aux stress par la voie conservée de signalisation du (p)ppGpp dans le chloroplaste. – G4PLAST

La réponse stringente est une voie générale de réponse au stress conservée chez les procaryotes, et qui est orchestrée par les nucléotides guanosine pentaphosphate et guanosine tetraphosphate (abrégés en (p)ppGpp ici). Des enzymes conservées et nécessaires pour la synthèse de (p)ppGpp sont également présentes chez les eucaryotes photosynthétiques, et ceci est la conséquence de l’origine cyanobactérienne du chloroplaste. Dans les bactéries, le (p)ppGpp joue un rôle pléiotrope de coordination de la croissance en réponse à des variations de l’environnement. Le (p)ppGpp réprime la synthèse des macromolécules impliquées dans la prolifération (protéines, RNA, DNA, acides gras et phospholipides), et à l’inverse active des voies générales de réponse au stress. Dans les plantes, on retrouve des enzymes de synthèse du (p)ppGpp de la famille RSH (pour RelA/SpoT Homolog) qui sont localisées dans le chloroplaste, et du (p)ppGpp est détecté. Nous avons récemment montré in vivo dans Arabidopsis que le (p)ppGpp était un inhibiteur de l’expression du génome chloroplastique, et que les enzymes RSH régulaient l’homéostasie du (p)ppGpp pour contrôler les fonctions du chloroplaste et pour influencer la croissance et le développement. Toutefois, nous ne savons pas grand chose sur la façon dont les enzymes RSH sont elles-mêmes contrôlées et nous ne connaissons pas la nature des cibles du (p)ppGpp dans le chloroplaste, ni le rôle du (p)ppGpp en réponse au stress. De plus, nous savons peu de choses sur le fonctionnement de cette voie de signalisation dans différents organismes photosynthétiques. Les objectifs du projet sont : 1/d’élucider les mécanismes moléculaires et la régulation de la synthèse du (p)ppGpp dans le chloroplaste des plantes et des algues unicellulaires ; 2/ de comprendre le rôle du (p)ppGpp dans le fonctionnement du chloroplaste et son adaptation au stress. Nous utiliserons des approches innovantes de génétique moléculaire, de biochimie, et des approches ‘omic pour étudier ces questions dans les deux organismes modèles Arabidopsis et Chlamydomonas. L’expertise préalable des laboratoires partenaires dans le sujet, l’existence de résultats préliminaires solides et d’outils génétiques validés, soutiennent les approches proposées et permettront une mise en œuvre rapide du projet. Ce projet apportera des résultats originaux et importants dans le domaine émergent de l’étude du (p)ppGpp chez les eucaryotes photosynthétiques. De plus, il permettra de renforcer et faire émerger un pôle d’expertise visible à l’échelle européenne, regroupant plusieurs laboratoires de Marseille travaillant sur le (p)ppGpp. L’étude de la croissance et des voies de réponse au stress chez les plantes et les algues unicellulaires est primordiale, car ces organismes sont responsables d’environ 75% de la production primaire sur terre, et sont essentiels à l’approvisionnement en nourriture et en biofuel pour l’humanité.