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Biologie Cellulaire et Régénération
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Mots-clés : Organogenèse, embryogenèse somatique, culture in vitro, transfert de gènes

Ecole(s) doctorale(s) de rattachement : ED 145 (Sciences du végétal) Université Paris-Saclay


Contacts :

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech
Bâtiment 2
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St-Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex France

tél : +33 (0)1 30 83 30 00 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19


Responsable
Pierre Hilson
Directeur de recherche

 

Liudmila Chelysheva
Ingénieur de recherche

Philippe Rech
Maître de conférences Paris VI

 

Camille Soulhat
Technicien

Manon Louis
Ingénieur d'étude (projet LabEx SPS MISEDIT)
du 1/9/16 au 31/8/18

 

 

 

Catherine Pannetier
Chercheur CIRAD

Oumaya Bouchabké-Coussa
Ingénieur de Recherche
Transformation génétique de Brachypodium distachyon

Marco Da Costa
Maître de conférences Paris VI

 

Fatima Aissa Abdi
Doctorant
du 1/9/2014 au 31/8/2017

 

 

Anciens membres
de l'équipe

Résumé :

Notre équipe étudie les programmes développementaux qui contrôlent le processus de régénération végétale. De plus, nous cherchons à améliorer les méthodes de culture in vitro, impliquant organogenèse ou embryogenèse somatique, dans le but de faciliter la régénération des plantes cultivées, la transformation génétique et l’ingénierie des génomes.

Nos travaux portent sur deux plantes modèles, Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon, ainsi que sur le blé (Triticum aestivum) et, dans le cadre d’une collaboration avec le CIRAD, sur le cotonnier (Gossypium hirsutum).



Résultats marquants :


1. Transfert de gènes et analyse génétique chez Brachypodium (O. Bouchabke-Coussa, C. Soulhat)

Nous utilisons Brachypodium distachyon comme outil d’analyse fonctionnelle de gènes candidats issus de différents programmes de génomique. Les approches utilisées en routine sont la surexpression, l’extinction de gènes (miR ou RNAi) ainsi que la localisation de l’expression. Pour cela nous avons développé une méthode efficace de transfert de gènes via Agrobacterium tumefaciens et la régénération de plantes transgéniques par embryogenèse somatique, ainsi qu’une série de vecteurs basés sur la technologie Gateway permettant de cloner facilement un grand nombre de gènes candidats (pour en savoir plus). Nos activités portent principalement sur l’analyse de gènes impliqués dans la biosynthèse des parois végétales en lien direct avec les équipes « Paroi primaire » et « Paroi secondaire » de l’IJPB, mais s’étendent également à d’autres domaines d’étude comme la résistance aux maladies ou l’utilisation de l’azote via des collaborations internes ou externes.

 

 

 

 

 

 

 

 

Régénérations de plantules transformées sur cals embryogènes issu d’embryons immatures

 

 

2. Embryogenèse somatique et ingénierie génétique chez le cotonnier (C. Pannetier)

L’obtention de plantes de cotonnier transgéniques est réalisée via Agrobacterium tumefaciens et régénération par embryogenèse somatique. Des améliorations ont été apportées à la méthode de transformation du cotonnier par une sélection du matériel végétal et des modifications des conditions de culture (pour en savoir plus).

Des gènes d’intérêt ont été transférés chez le cotonnier et les vecteurs de transformation permettant des études de génomique fonctionnelle du développement de la fibre de coton ont été développés.

Concernant la compréhension et la maîtrise de la régénération, l’effet de la surexpression de gènes d’Arabidopsis thaliana impliqués dans le développement du méristèmes est étudié.

Par ailleurs une étude du transcriptome des gènes associés à la mise en place de l’embryogenèse somatique est en cours (projet REGENEOME ANR-Genoplante), en utilisant la microdissection laser. Ce type d’étude est également conduit sur l’organogenèse à partir de cals de protoplastes d’Arabidopsis thaliana.

Dans le cadre de l’étude des impacts de culture des cotonniers transgéniques, nous avons plus spécifiquement étudié les possibilités de croisement entre cotonniers cultivés (tétraploïdes) et cotonniers sauvages (diploïdes). Un phénomène nouveau de production de gamètes non réduit a été mis en évidence. (pour en savoir plus)



Régénération de cotonniers transgéniques par embryogenèse somatique et transformation via Agrobacterium tumefaciens

 

 

3. Organogénèse et plasticité des méristèmes (M. Da Costa, P. Rech)

Il est possible d’induire la conversion des méristèmes racinaires latéraux (MRL) en méristèmes caulinaires (MC) par traitement hormonal. Nous utilisons ce processus dans la plante modèle Arabidopsis thaliana pour étudier la plasticité des mécanismes qui contrôlent l’organogénèse, en particulier les facteurs moléculaires qui déterminent la totipotence ou la différenciation cellulaire.

La transformation d’un MRL en MC est rapide et se traduit par une réorganisation majeure des niches de cellules souches. Nous développons des outils afin de décrire les évènements cellulaires qui caractérisent cette conversion. Nous recherchons les facteurs génétiques et épigénétiques impliqués, et nous en établissons l’activité dans l’espace et dans le temps. Notre objectif à terme est de modéliser la reprogrammation organogénétique afin de mieux maîtriser les processus de régénération.

 

 

 

4. Régénération de protoplastes d'Arabidopsis (M.C. Chupeau, Y. Chupeau)

Les travaux conduits sur les protoplastes, prolongent et valident sur la plante modèle Arabidopsis thaliana, nos approches développées sur différentes espèces (laitue, peuplier, lin…). Pour cette espèce, dont la transformation génétique in planta est couramment pratiquée, les protoplastes offrent l’avantage de pouvoir manipuler de grandes populations de cellules dans des conditions homogènes afin de sélectionner des événements rares. Nous avons amélioré les conditions pour la culture liquide et « en masse » des protoplastes (écotype Columbia and WS), ainsi que la régénération de plantes.


Régénération de bourgeons à partir de colonies dérivées de protoplastes d'Arabidopsis thaliana (écotype WS)


Publications représentatives :


Articles :
Fernandez A, Hilson P and Beeckman T (2013) GOLVEN peptides as important regulatory signaling molecules of plant development. J. Exp. Bot. 64, in press.

Bhosale R, Jewell JB, Hollunder J, Koo AJ, Vuylsteke M, Michoel T, Hilson P, Goossens A, Howe GA, Browse J and Maere S (2013) Predicting gene function from uncontrolled expression variation among individual wild-type Arabidopsis plants. Plant Cell 25, in press.

Chupeau MC, Granier F, Pichon O, Renou JP, Gaudin V and Chupeau Y (2013) Characterization of the early events leading to totipotency in an Arabidopsis protoplast liquid culture by temporal transcript profiling. Plant Cell 25, Epub ahead of print.

Bouchabké-Coussa O, Obellianne M, Linderme D, Montes E, Maia-Grondard A, Vilaine F and Pannetier C (2013) Wuschel overexpression promotes somatic embryogenesis and induces organogenesis in cotton (Gossypium hirsutum L.) tissues cultured in vitro. Plant Cell Rep. 32: 675-86..

Fernandez A, Drozdzecki A, Hoogewijs K, Nguyen A, Madder A, Beeckman T and Hilson P (2013) Transcriptional and functional classification of the GLV/RGF/CLEL signaling peptides reveals their role in lateral root and hair formation. Plant Physiol. 161: 954-970.

Karimi M, Inzé D, Van Lijsebettens M and Hilson P (2013) Gateway vectors for transformation of cereals. Trends Plant Sci. 18: 1-4.

Baerenfaller K, Massonnet C, Walsh S, Baginsky S, Bühlmann P, Hennig L, Hirsch-Hoffmann M, Howell K, Kahlau S, Radziejwoski A, Russenberger D, Rutishauser D, Small I, Sulpice R, Stekhoven D, Wuyts N, Stitt M, Hilson P, Granier C and Gruissem W (2012) Systems-based analysis of Arabidopsis leaf growth reveals adaptation to water deficit. Mol. Syst. Biol. 8: 606.

Bouvier d'Yvoire M, Bouchabké-Coussa O, Voorend W, Antelme S, Cézard L, Legée F, Lebris P, Legay S, Whitehead C, McQueen-Mason SJ, Gomez LD, Jouanin L, Lapierre C and Sibout R (2012) Disrupting the cinnamyl alcohol dehydrogenase 1 gene (BdCAD1) leads to altered lignification and improved saccharification in Brachypodium distachyon. Plant J. 73: 496-508.

Vaucheret H, Chupeau Y (2012) Ingested plant miRNAs regulate gene expression in animals. Cell Res. 22: 3-5.

Whitford R, Fernandez A, Tejos R, Cuéllar Pérez A, Kleine-Vehn J, Vanneste S, Leitner J, Abas L, Aerts M, Drozdzecki A, Hoogewijs K, Baster P, De Groodt R, Lin Y-C, Storme V, Van de Peer Y, Beeckman T, Madder A, Devreese B, Luschnig C, Friml J and Hilson P (2012) GOLVEN secretory peptides regulate auxin carrier turnover during plant gravitropic responses. Dev. Cell 22: 678-685.

Anami SE, Mgutu AJ, Taracha C, Coussens G, Karimi M, Hilson P, Van Lijsebettens M and Machuka J (2010) Somatic embryogenesis and plant regeneration of tropical maize genotypes. Plant Cell Tiss. Organ Cult. 102: 285-295.

Konan EK, Durand-Gasselin T, Kouadio JY, Flori A, Rival A, Duval Y, Pannetier C (2010) In vitro conservation of oil palm somatic embryos for 20 years on a hormone-free culture medium: characteristics of the embryogenic cultures, derived plantlets and adult palms. Plant Cell Rep. 29: 1-13.

Rahantamalala A, Rech P, Martinez Y, Chaubet-Gigot N, Grima-Pettenati J and Pacquit V (2010) Coordinated transcriptional regulation of two key genes in the lignin branch pathway - CAD and CCR - is mediated through MYB- binding sites. BMC Plant Biol. 10: 130.

Atta R, Laurens L, Boucheron-Dubuisson E, Guivarc'h A, Carnero E, Giraudat-Pautot V, Rech P, Chriqui D (2009) Pluripotency of Arabidopsis xylem pericycle underlies shoot regeneration from root and hypocotyl explants grown in vitro. Plant J. 57: 626-644.

Fernandez A, Viron N, Alhagdow M, Karimi M, Jones M, Amsellem Z, Sicard A, Czerednik A, Angenent G, Grierson D, May S, Seymour G, Eshed Y, Lemaire-Chamley M, Rothan C and Hilson P (2009) Flexible tools for gene expression and silencing in tomato. Plant Physiol. 151: 1729-1740.

Nicolas Le Moigne, Emilie Montes, Catherine Pannetier, Herman Höfte, Patrick Navard (2008) Gradient in Dissolution Capacity of Successively Deposited Cell Wall Layers in Cotton Fibres Macromolecular symposia, 262,1, 65-71.

Bouchabké-Coussa O, Quashie ML, Seoane-Redondo J, Fortabat MN, Gery C, Yu A, Linderme D, Trouverie J, Granier F, Téoulé E and Durand-Tardif M (2008) ESKIMO1 is a key gene involved in water economy as well as cold acclimation and salt tolerance. BMC Plant Biology 8: 125.

Bouchabké O, Chang F, Simon M, Voisin R, Pelletier G and Durand-Tardif M (2008) Natural variation in Arabidopsis thaliana as a tool for highlighting differential drought responses. PLoS One 3: e1705.

Whitford R, Fernandez A, De Groodt R, Ortega E and Hilson P (2008) Plant CLE peptides from two distinct functional classes synergistically induce division of vascular cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105: 18625-18630.

Revues et vulgarisation :
Chupeau, Y., et Davey, M. (2007). Gene transfer to plants. pp 123–142. in « Functionnal Plant Genomics ». Morot-Gaudry, JF., Lea, P. Briat, JF., Eds Science Publishers Enfield, NH, USA.

Testard, J., et Chupeau, Y. (2007) OGM : quels risques. Editions Promethée- Bordeaux

Pannetier C (2006) Les cotonniers transgéniques résistant aux insectes ravageurs. Le Sélectionneur Français, 57,29-38.

Publications pour la jeunesse :
Le Quérré V, Chupeau Y, Legrand P, LeGuyader H (1999). La reine rouge (BD garantie avec OGM). INRA Editions.

 

 
 


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