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Expression génomique des organites

Équipe OGE / Claire Lurin

 

Notre principal objectif est de comprendre la régulation de l’expression des génomes des organites.

Mais, en parallèle, l’équipe EGO développe des outils de génomique fonctionnelle à destination de la communauté scientifique végétale.

 

La compréhension des fonctions et des régulations des organites des plantes, qui sont au cœur du métabolisme végétal, est un défi majeur pour améliorer le rendement et l’adaptabilité des cultures dans un environnement fluctuant. Les organites, plastes et mitochondries, sont le lieu principal du métabolisme énergétique des cellules eucaryotes mais ils jouent également un rôle clé dans de nombreuses voies métaboliques. Au fil de l’évolution et après les évènements ancestraux d’endosymbiose qui les ont fait apparaitre, les organites ont perdu la majeure partie de leur génome par transfert de leur matériel génétique vers le noyau ce qui signifie que l’activité des organites requiert de nombreuses protéines codées par le noyau puis ciblées vers les organites. Cependant, ils ont conservé de petits génomes codant pour des ARN et des protéines clés de leur biologie entrainant la nécessité d’une régulation coordonnée de l’expression des génomes nucléaires, plastidiques et mitochondriaux. La plupart des processus transcriptionnels et post-transcriptionnels des organites, comprenant la réplication de l’ADN, la transcription, le processing, l’édition et l’épissage des ARN ainsi que la traduction dépendent de protéines codées par le noyau. Parmi ces facteurs nucléaires, la grande famille des protéines à domaines pentatricopeptides répétés (PPR) qui est le principal objet d’étude de l’équipe est un acteur central de la régulation des génomes des organites chez les plantes. Ces protéines codées par le noyau sont presque exclusivement ciblées vers les mitochondries ou les plastes où elles se fixent à des ARN avec une spécificité de séquence et sont impliquées dans toutes les étapes de l’expression génique depuis la transcription jusqu’à la traduction.


Rôles des protéines PPR dans l’expression des gènes des organites: de la transcription (1) à la traduction (5). (2) Clivage, (3) épissage et (4) édition des ARN

 

L’équipe a été impliquée dans la découverte de la famille des PPR en 2000, dans la caractérisation génomique de cette famille chez Arabidopsis, le riz et Physcomitrella ainsi que dans la caractérisation génétique et fonctionnelle de plusieurs PPR chez Arabidopsis. Nous nous focalisons maintenant sur l’étude de l’expression des organites dans un contexte dynamique i.e. lors du développement ou de conditions de stress à travers 3 projets principaux :

  • Edition des ARN et régulation  des complexes photosynthétiques lors du développement et des réponses aux stress.
  • Les organites au cœur de la réponse des plantes aux pathogènes.
  • Organites et phases précoces du développement – Fonction des facteurs de régulation de l’expression des génomes des organites.