StrigoPath — Voies de signalisation des strigolactones (et/ou de dérivés) chez les plantes terrestres

Les Strigolactones (Sls) qui représentent la classe d’hormones végétales découvertes le plus récemment, sont des molécules dérivées des caroténoïdes qui répriment le démarrage des bourgeons axillaires. Ces molécules, principalement produites dans les racines des plantes, étaient déjà connues pour leur rôle dans la rhizosphère, en tant que signal de la proximité d’une racine hôte pour les plantes parasites (Striga et Orobanche) et pour les champignons mycorhiziens à arbuscules. Leur triple rôle, d’une part en tant qu’inducteur de la germination des graines de plantes parasites et stimulateur de la prolifération des hyphes, et d’autre part en tant que répresseur de la ramification des plantes suggère une histoire intrigante pour cette voie de signalisation. La découverte récente du rôle positif des SLs sur l’activité du cambium indique une nouvelle fonction hormonale stimulatrice de la prolifération cellulaire. Jusqu’à présent, plus de 13 SLs naturelles ont été identifiées dans les exudats racinaires de plantes terrestres. Le squelette central des strigolactones est une lactone tricyclique (partie ABC) liée par une liaison éther d'énol à une furanone alpha,beta insaturée (cycle D). La diversité structurale intra et inter spécifique des SLs de plantes pourrait expliquer les activités variées pour ces molécules, en tant qu’hormones végétales et en tant que signaux pour les graines de plantes parasites et pour les hyphes de champignons. Il est très probable que cette classe de molécules soit très ancienne, puisque les symbioses mycorhiziennes à arbuscules étaient présentes il y a plus de 460 millions d’années, avant l’apparition des racines, et que la mousse Physcomitrella patens produit des SLs. Chez cette bryophyte, on a pu observer des effets opposés des SLs sur le développement des protonemas (filaments de la mousse), en fonction des conditions environnementales (lumière/obscurité). Ce projet vise à caractériser la voie de signalisation des SLs et à comprendre son évolution chez les plantes terrestres, par deux approches, transcriptomique d’une part (RNA seq) et étude des relations structure/fonction d’autre part, et ce sur deux modèles, une plante vasculaire, le pois (Pisum sativum) et une plante non vasculaire, la mousse P. patens. Des molécules de SLs marquées au tritium seront synthétisées et utilisées dans des études métaboliques afin d’identifier les composés bioactifs éventuellement dérivés des SLs et/ou leurs produits de dégradation. Au cours de ce projet, les SLs (et/ou des composés dérivés de ces SLs) présentant une activité biologique, et les différents facteurs intervenant dans la voie de signalisation seront caractérisés et comparés entre les deux modèles d’étude, à savoir le bourgeon axillaire (et l’organe tige-nœud) du pois et les filaments de mousse poussée à la lumière ou à l’obscurité. La fonction des gènes qui auront été identifiés sera analysée par des études de génétique inverse (TILLING chez le pois, Recombinaison Homologue chez la mousse) et par des études biochimiques (liaison protéine/protéine ou ligand/récepteur). Ce travail doit contribuer à l’augmentation des connaissances sur le mode d’action d’une nouvelle hormone dont les rôles sur le développement des plantes sont nombreux et variés. On retrouve parmi les caractères agronomiques importants régulés par les SLs le nombre de tiges, la taille des grains et des fruits, la capture de l’eau et des nutriments du sol, et la production de bois. Ce travail doit conduire à l’élaboration de stratégies nouvelles pour l’amélioration et la gestion des plantes, mais aussi pour le contrôle du développement de plantes parasites extrêmement dévastatrices.