dans la signalisation cellulaire chez les végétaux

Signalisation longue distance : Rôle du calcium dans la réponse
systémique chez les végétaux.
Equipe Signalisation Electrique et Calcique
Unité Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes
Contacts :
Tou Cheu Xiong, [email protected]
Tel : 04 99 61 27 11
Contexte
L’adaptation des plantes aux stress de l’environnement est primordiale pour la survie des
plantes, qui ne peuvent fuir les mauvaises conditions de l’environnement. Le fait que les
plantes puissent répondre de manière physiologiquement pertinente à une large gamme de
stimuli externes suppose l’intervention d'un ensemble de voies de signalisation/transduction,
allant des récepteurs aux gènes cibles. Si plusieurs voies de signalisation ont été bien décrites
à l’échelle cellulaire, la coordination et la transmission de l’information du stress perçu aux
autres cellules est encore mal comprise chez les végétaux. La propagation systémique de cette
information conduisant à une réponse coordonnée de l’ensemble d’un tissu ou de la plante
reste encore à étudier. Cette signalisation à longue distance, par exemple de cellule à cellule,
des racines aux feuilles, et d’une feuille à une autre feuille nécessite l’intervention de
molécules de signalisation qui restent encore à identifier.
Le calcium (Ca2+) est un second messager intracellulaire qui est impliqué dans la transduction
de très nombreux stimuli. Son implication dans la signalisation à longue distance a pu être
montrée dans l’équipe grâce à une nouvelle sonde calcique montrant des vagues calciques sur
des feuilles et sur des racines. Grace à cette méthode innovante, les mesures des variations de
Ca2+ à l’échelle de la plante entière a permis de révéler l'implication de Ca2+ dans certains
type de stress abiotiques mais aussi biotiques. Par exemple un signal calcique est déclenché
lors d’un stress salin au niveau des racines et se propage aux niveaux des feuilles. La
signification biologique de ces événements de signalisation « rapide » (de l’ordre de la
minute) est encore inconnue, mais l’expression de certains gènes de défense semble être
induite suite à ces vagues calciques.
Le sujet de stage de Master 2 vise donc à caractériser cette signalisation calcique à longue
distance en utilisant une approche pharmacologique pour étudier la propagation des signaux et
d’identifier les conséquences de ces propagations en regardant l’expression de gènes de stress
sur l’espèce modèle Arabidopsis thaliana.
Programme de recherche :
Il s’agira de travailler sur deux types de stress induisant des vagues calciques : stress salin et
stress mécanique (blessure).
1) Une approche pharmacologique en utilisant des drogues connues pour moduler les
variations de calcium (inhibiteur des pompes à Ca2+, inhibiteur de récepteur IP3,
H2O2, etc.) seront testées pour identifier les composants moléculaires susceptibles
d’être impliqués dans la propagation du signal calcique.
2) La signification biologique de ces vagues calciques sera abordée en regardant
l’expression de gènes de stress connus pour être impliqués dans la réponse adaptative
au stress salin (SOS1, RD29) et la blessure (APX2, LOX). L’expression de ces gènes
sera suivie par PCR quantitative mais également par l’activité du promoteur de ces
gènes fusionnés au gène rapporteur Luciferase qui permet de localiser les éventuelles
modifications de l’expression.
Mots clés : Stress, Signalisation calcique, Imagerie bioluminescence, Arabidopsis