Le pôle thématique RG « Reproduction et Graines » s’intéresse à la partie sexuée du cycle de vie des plantes : développement des gamétophytes, formation et qualité des graines. Nos équipes combinent des approches de génétique directe et inverse, de génomique fonctionnelle, de biochimie et de biologie structurale. Elles visent à identifier les gènes impliqués dans les mécanismes considérés, à élucider la structure et la fonction biologique des protéines ou métabolites produits, et à explorer les réseaux d’interactions. Ces questions sont abordées essentiellement chez des espèces de Brassicacea modèle (Arabidopsis thaliana) et cultivée (colza, Brassica napus). Nous cherchons à accroître les connaissances génériques sur la reproduction sexuée, la composition de la graine et sa capacité germinative, afin de répondre à des questions finalisées d’amélioration de la qualité des semences pour l’agriculture, les industries alimentaires et la "chimie verte" (notamment production de semences hybrides, maîtrise de la vigueur germinative, teneur des graines en protéines, huiles et métabolites secondaires, facilitation de l’extraction des réserves…).

Equipes

L’équipe « Organites et reproduction » étudie les relations fonctionnelles et évolutives s’exerçant entre le noyau de la cellule végétale et deux types d’organites cellulaires, les mitochondries et les chloroplastes. Elle étudie plus spécifiquement le contrôle de l’expression génétique des organites par des facteurs codés dans le noyau, en particulier les protéines à motifs PPR (Pentatrico Peptide Repeat). L’équipe s’intéresse également à la co-adaptation entre compartiments génétiques et à l’incidence des interactions entre ces compartiments sur la reproduction sexuée des plantes, en particulier aux systèmes de stérilité mâle nucléo-cytoplasmique.

L’équipe « Développement du gamétophyte mâle » étudie le rôle de la voie de dégradation ciblée des protéines via le protéasome ou voie UPS dans le développement de la microspore et/ou du grain de pollen. Des travaux antérieurs réalisés dans l’unité et des données récentes de transcriptomique du gamétophyte mâle suggèrent que cette voie de régulation essentielle au développement des plantes joue aussi un rôle important lors de la transition de la phase sporophytique diploïde à la phase gamétophytique haploïde, puis au cours de la phase haploïde. Par une approche de génétique inverse chez arabidopsis, nous cherchons à préciser ce rôle ; en particulier, nous centrons notre démarche sur le rôle des protéines à boîte F. Ces sous-unités des enzymes E3 ligases assurent la reconnaissance des protéines à dégrader et leur transfert vers le protéasome.

L'équipe « Développement et qualités des graines » étudie les mécanismes génétiques, cellulaires et moléculaires qui contrôlent la biosynthèse et l’accumulation des métabolites de réserve (lipides et protéines) ou secondaires (flavonoïdes), dans les différents tissus des graines matures (embryon, albumen ou téguments). Nos études portent aussi bien sur le contrôle de l'expression des gènes que sur les régulations post-traductionnelles, le transport des métabolites, la formation des structures de stockage et sur le rôle de certains de ces métabolites dans la physiologie de la graine.

L'équipe « Homéostasie lipides-protéines dans la graine » vise à identifier les principaux facteurs (génétiques, physiologiques et environnementaux) qui contrôlent l’accumulation des réserves (sous forme de lipides ou de protéines notamment) dans la graine d'arabidopsis. Cette espèce est un bon modèle pour les oléoprotéagineux européens qui permet de transposer les connaissances acquises aux espèces de grande culture. En effet, la substitution d’une partie de la consommation de produits pétroliers par des molécules issues de la "chimie verte" (synthons) nécessite d’améliorer la qualité et la productivité des végétaux utilisés pour les cultures industrielles.

L’équipe « Dynamique et structure des corps lipidiques » a pour but d’accroître les connaissances génériques sur les protéines des organites de stockage des lipides de réserve (corps lipidiques) de plantes et de levures (structure, organisation, interactions, rôle). Nous cherchons aussi à répondre à des questions plus finalisées (impact de la présence de ces protéines sur quantité / nature des lipides produits, facilitation d'extraction) dans le cadre de la "chimie verte". Nos expertises en matière de solubilisation de protéines hémi-membranaires, et de détermination de structure 2D/3D de protéines sont au service de la communauté.

L’équipe « Physiologie de la germination » étudie le contrôle de la qualité germinative des semences par différents facteurs, notamment l'acide abscissique (ABA), le monoxyde d’azote (NO°), la protéine L-isoaspartyl méthyltransférase (PIMT), les flavonoïdes et la libération de mucilage polysaccharidique. Nos recherches visent à analyser les mécanismes essentiels de la régulation de la dormance, la longévité et la réponse de la graine à l'environnement.

Publications significatives :

Agrawal GK, Bourguignon J, Rolland N, Ephritikhine G, Ferro M, Jaquinod M, Alexiou KG, Chardot T, Chakraborty N, Jolivet P, Doonan JH, Rakwal R (2010) Plant organelle proteomics: Collaborating for optimal cell function. Mass Spectrom Rev. DOI: 10.1002/mas.2030

Baud S, Bourrellier ABF, Azzopardi M, Berger A, Dechorgnat J, Daniel-Vedele F, Lepiniec L, Miquel M, Rochat C, Hodges M, Ferrario-Mery S (2010) PII is induced by WRINKLED1 and fine-tunes fatty acid composition in seeds of Arabidopsis thaliana. Plant J 64, 291-303

Dubos C, Stracke R, Grotewold E, Weisshaar B, Martin C, Lepiniec L (2010) MYB transcription factors in Arabidopsis. Trends Plant Sci 15, 573-81

Guyon-Debast A, Lécureuil A, Bonhomme S, Guerche P, Gallois JL (2010) A SNP associated with alternative splicing of RPT5b causes unequal redundancy between RPT5a and RPT5b among Arabidopsis thaliana natural variation. BMC Plant Biology 10, 158

Harscoët E, Dubreucq B, Palauqui JC, Lepiniec L (2010) NOF1 encodes an Arabidopsis protein involved in the control of rRNA expression. PLoS One 5(9):e12829

Moison M, Roux F, Quadrado M, Duval R, Ekovich M, Le DH, Verzaux M, Budar F (2010) Cytoplasmic phylogeny and evidence of cyto-nuclear co-adaptation in Arabidopsis thaliana. Plant J 63, 728-738

North H, Baud S, Debeaujon I, Dubos C, Dubreucq B, Grappin P, Jullien M, Lepiniec L, Marion-Poll A, Miquel M, Rajjou L, Routaboul JM, Caboche M (2010) Arabidopsis seed secrets unravelled after a decade of genetic and omics-driven research. Plant J 61, 971-81

Baud S, Wuillème S, To A, Rochat, C, Lepiniec L (2009) Role of WRINKLED1 in the transcriptional regulation of glycolytic and fatty acid biosynthetic genes in Arabidopsis. Plant J 60, 933-947

Duroc Y, Hiard S, Vrielynck N, Ragu S, Budar F (2009) The Ogura sterility-inducing protein forms a large complex without interfering with the oxidative phosphorylation components in rapeseed mitochondria. Plant Mol Biol, 70 : 123-37

Gallois JL, Guyon-Debast A, Lécureuil A, Vezon D, Carpentier V, Bonhomme S, Guerche P (2009) The Arabidopsis proteasome RPT5 subunits are essential for gametophyte development and show accession-dependent redundancy. Plant Cell, 21 : 442-59

Jolivet P, Boulard C, Bellamy A, Larre C, Barre M, Rogniaux H, d'Andréa S, ChardotT, Nesi N (2009) Protein composition of oil bodies from mature Brassica napus seeds. Proteomics, 9 : 3268-84

Berthomé R, Thomasset M, Maene M, Bourgeois N, Froger N, Budar F (2008) pur4 mutations are lethal to the male, but not the female gametophyte and affect sporophyte development in Arabidopsis. Plant Physiol, 147 : 650-60

Dubos C, Le Gourrierec J, Baudry A, Huep G, Lanet E, Debeaujon I, Routaboul JM, Alboresi A, Weisshaar B, Lepiniec L (2008) MYBL2 is a new regulator of flavonoid biosynthesis in Arabidopsis thaliana. Plant J, 55 : 940-53

Guermonprez H, Smertenko A, Crosnier MT, Durandet M, Vrielynck N, Guerche P, Hussey PJ, Satiat-Jeunemaitre B, Bonhomme S (2008) The POK/AtVPS52 protein localizes to several distinct post-Golgi compartments in sporophytic and gametophytic cells. J Exp Bot, 59 : 3087-309

Kopeckný D, Sebela M, Briozzo P, Spíchal L, Houba-Hérin N, Masek V, Joly N, Madzak C, Laloue M (2008) Mechanism-based inhibitors of cytokinin oxidase/dehydrogenase attack FAD cofactor. J Mol Biol, 380 : 886-99

Ogé L, Bourdais G, Bove J, Collet B, Godin B, Granier F, Boutin JP, Job D, Jullien M, Grappin P (2008) Arabidopsis protein repair L-isoaspartyl methyltransferase1 is involved both in seed survival during storage and in germination vigor. Plant Cell, 20 : 3022-3037

Rajjou L, Lovigny Y, Groot SP, Belghazi M, Job C, Job D (2008) Proteome-wide characterization of seed aging in Arabidopsis: A comparison between artificial and natural aging protocols. Plant Physiol, 148, 620-41

Santos-Mendoza M, Dubreucq B, Baud S, Parcy F, Caboche M, Lepiniec L (2008) Deciphering gene regulatory networks that control seed development and maturation in Arabidopsis. Plant J, 54 : 608-20

Uyttewaal M, Arnal N, Quadrado M, Martin-Canadell A, Vrielynck N, Hiard S, Gherbi H, Bendahmane A, Budar F, Mireau H (2008) Characterization of Raphanus sativus pentatricopeptide repeat proteins encoded by the fertility restorer locus for Ogura cytoplasmic male sterility. Plant Cell, 20 : 3331-45

Baud S, Mendoza MS, To A, Harscoët E, Lepiniec L, Dubreucq B (2007) WRINKLED1 specifies the regulatory action of LEAFY COTYLEDON2 towards fatty acid metabolism during seed maturation in Arabidopsis. Plant J, 50 : 825-38

Macquet A, Ralet MC, Loudet O, Kronenberger J, Mouille G, Marion-Poll A, North HM (2007) A naturally occurring mutation in an Arabidopsis accession affects a ß-D-galactosidase that increases the hydrophilic potential of rhamnogalacturonan I in seed mucilage. Plant Cell, 19 : 3990-4006

North HM, De Almeida A, Boutin JP, Frey A, To A, Botran L, Sotta B, Marion-Poll A (2007) The Arabidopsis ABA-deficient mutant aba4 demonstrates that the major route for stress-induced ABA accumulation is via neoxanthin isomers. Plant J, 50 : 810-24

Pelletier G, Budar F (2007) The molecular biology of cytoplasmically inherited male sterility and prospects for its engineering. Curr Opin Biotechnol, 18 : 121-25

Pourcel L, Routaboul JM, Cheynier V, Lepiniec L, Debeaujon I (2007) Flavonoid oxidation in plants: from biochemical properties to physiological functions. Trends Plant Sci, 12 : 29-36

Purkrtova Z, d'Andrea S, Jolivet P, Lipovova P, Kralova B, Kodicek M, Chardot T (2007) Structural properties of caleosin: a MS and CD study. Arch Biochem Biophys, 464 : 335-43