Découverte de gènes conservés au cours de l’évolution gouvernant la formation des folioles chez les dicotylédones

L’équipe de Patrick Laufs vient d’identifier des gènes du réseau de régulations impliqués dans la formation des folioles au cours du développement de la feuille. Ce travail a été publié dans la revue Science du 19 décembre 2008 (*) en collaboration avec des chercheurs de l’université d’Oxford.

En comparaison de la forme simple des feuilles chez les plantes monocotylédones, souvent rubanées comme chez les graminées, il existe chez les dicotylédones une plus grande diversité de formes. Les feuilles de ces dernières sont fréquemment composées de folioles en nombre plus ou moins important, trois par exemple chez le trèfle et jusqu’à sept chez le marronnier. Les folioles se forment en bordures de la très jeune feuille, dès le début de son développement. Elles s’individualisent par un ralentissement de la croissance des cellules dans les domaines frontières les séparant.

Les recherches sur le développement de la plante, initiées de longue date dans l’équipe, ont montré que la famille de gènes régulateurs NAM/CUC est impliquée dans la mise en place de domaines frontières séparant les feuilles, lors de leur initiation à l’extrémité des tiges, chez la crucifère modèle Arabidopsis thaliana. La formation des dents sur ses feuilles sans folioles est aussi contrôlée par un des gènes de cette famille. Chez arabidopsis, on observe une variabilité naturelle : les bords des feuilles sont plus ou moins découpés selon le patrimoine génétique de la plante sauvage. Les chercheurs ont émis l’hypothèse que certains de ces régulateurs pourraient jouer un rôle dans la formation des folioles chez les plantes composée.

L’étude comparative du développement de la feuille chez quatre plantes à feuilles composées de folioles : l’ancolie (Renonculacée), la tomate (Solanée), la cardamine (Brassicacée ou crucifère) et le pois (Fabacée) a montré que les gènes NAM/CUC3 contrôlaient la formation des folioles et des dents.
La distance évolutive de ces 4 plantes et l’ensemble des résultats obtenus permettent de construire un modèle général de la formation des folioles et des indentations plus ou moins marquées des feuilles : les facteurs de transcription codés par les gènes NAM/CUC3 ralentissent la croissance dans les domaines frontières sur le bord de la feuille, provoquant l’apparition des indentations du limbe foliaire. Ils activent en revanche la formation des folioles voisines et y induisent des facteurs alors capables d’activer à leur tour l’expression des gènes NAM/CUC3, mettant ainsi en évidence une boucle d’auto-activation nécessaire à l’établissement du nouveau tissu. Ce mécanisme pourrait aussi réguler la formation des ébauches foliaires et florales au sommet de la tige. Un mécanisme comparable existe chez l’animal lors de la formation du cerveau ou de l’aile chez la mouche.

(*) Thomas Blein et al. (2008) A conserved molecular framework for compound leaf development. Science 322 (5908), 1835 - 1839 (PubMed) (Abstract | Full Text | PDF)

Contact : Patrick Laufs

19 décembre 2008

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Loïc Lepiniec a reçu le prix de l’Académie des sciences en biologie végétale en récompense de ses travaux de recherche dans le domaine de la biologie intégrative

Directeur de recherche à l’Inra au laboratoire de Biologie des semences de l’IJPB et chef du département Biologie végétale, Loïc Lepiniec a été honoré le 25 novembre 2008 par le prix Octave Mirbeau et Valentine Allorge. Ce prix de biologie végétale de l’Académie des sciences décerné tous les quatre ans vient récompenser ses travaux menés depuis 1996 sur le déterminisme génétique et moléculaire de la qualité des graines chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.

Comprendre le déterminisme génétique et les mécanismes moléculaires qui contrôlent le développement et la physiologie des graines représente un objectif stratégique dans un contexte de développement d’une agriculture durable dans lequel l’amélioration génétique de la qualité des graines est un élément important. L’étude de la biologie des graines doit permettre d’une part de fournir des marqueurs pour évaluer la qualité des graines et, d’autre part, des outils pour l’amélioration des plantes, que ce soit par sélection classique ou biotechnologique. L'ensemble de ses travaux participent à une meilleure compréhension du fonctionnement de la graine et permet d'envisager de le modifier grâce au développement de ces outils. Il a aussi contribué à des avancées méthodologiques en génomique, en collaboration avec Georges Pelletier de la Station de Génétique et amélioration des plantes de l’ IJPB et Michel Caboche de l’unité de Génomique végétale INRA d’Evry, qui ont un impact international important.

Au cours de ces années, Loïc Lepiniec et son équipe ont identifié et caractérisé la fonction de nombreux gènes impliqués dans la régulation du développement et du métabolisme de la graine, en particulier, des gènes codant pour des régulateurs de l’expression des gènes et des protéines impliqués dans la régulation de la biosynthèse d’huile et de flavonoïdes. Ces gènes sont actuellement étudiés chez la plante modèle Arabidopsis thaliana ou des espèces cultivées comme le colza, le maïs, la pomme, la vigne, la fraise, la tomate ou le riz par la communauté scientifique internationale. Il a été le coordinateur de plusieurs projets internationaux dont le projet européen FLAVO (2004-2008) concernant des aspects fondamentaux de recherche, et aussi la qualité des aliments, la nutrition et la santé humaine. Les flavonoïdes sont des composés phénoliques réputés pour contribuer à prévenir les maladies cardiovasculaires et certains cancers. Loïc Lepiniec développe désormais de nouvelles approches biologiques plus intégratives, comme l'étude de réseaux de régulations de l'expression des gènes.
Une cinquantaine de publications scientifiques dans des revues internationales et quatre brevets sont à son actif.

décembre 2008

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Découverte du rôle d'une nouvelle hormone végétale dans la ramification des plantes

L'équipe de Catherine Rameau vient d’identifier une nouvelle hormone végétale, dont l’action empêche la ramification de la plante. Moins d’une dizaine d’hormones contrôlant le développement des plantes dans leur environnement ont été décrites à ce jour. Ce travail a été publié dans la revue Nature du 11 septembre 2008 (*) en collaboration avec une équipe de l'Université de Toulouse.
Il y a une dizaine d’années, l'équipe de C. Rameau, en collaboration avec celle de C. Beveridge (Université du Queensland, Australie) avait montré qu’un signal mobile, différent des hormones déjà identifiées, inhibait la ramification de la plante en réprimant le démarrage des bourgeons situés à l’aisselle des feuilles. Ce signal a aujourd’hui été identifié comme une nouvelle hormone faisant partie de la famille des strigolactones. C'est en utilisant des plantes mutantes hyper-ramifiées, qui ne produisent pas de strigolactones, que les chercheurs ont aujourd'hui compris leur action sur l’architecture des plantes.
Les strigolactones présentent les caractéristiques communes aux hormones végétales : elles ont une action très ciblée, sont actives à très faibles concentrations et peuvent être transportées dans la plante sur de longues distances. Cette famille de molécules étaient déjà connues pour être produites par les racines des plantes et exsudées dans la rhizosphère afin d’"attirer" des champignons et de mettre en place des symbioses endomycorhiziennes. Ces symbioses entre les plantes et des champignons, très anciennes, ont participé à la colonisation du milieu terrestre et permettent un maintien de la productivité des plantes en conditions limitantes. Les strigolactones sont aussi impliquées dans l’induction de la germination de graines de plantes parasites (Striga, Orobanche), plantes qui induisent de plus en plus de dégâts dans nos régions (orobanche rameuse du colza notamment).

La découverte que les strigolactones contrôlent la ramification des tiges va pouvoir servir de base à des applications en horticulture, foresterie et en agriculture où l’architecture de la plante et notamment son degré de ramification est une composante majeure du rendement et de la qualité de la production. Il est ainsi possible d’envisager d’utiliser ces composés naturels sur les cultures pour modifier l’architecture des plantes. En effet, et contrairement aux autres hormones végétales, l’application de strigolactones sur les parties aériennes des plantes ne touche que leur ramification sans perturber le reste de leur développement.

(*) Gomez-Roldan et al. (2008). Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature 455, 189-194 (PubMed) (First paragraph | Full Text | PDF)

contact : Catherine Rameau

septembre 2008

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Georges Pelletier a organisé le Colloque « Images de la génétique et de l’amélioration des plantes » le 25 mars 2008 à l’occasion de sa remise des insignes de la Légion d’honneur à l’INRA de Versailles

Cette cérémonie à l’initiative de l’INRA honore un chercheur d’exception dont les travaux précurseurs dans le domaine de l’amélioration des plantes ont eu un impact scientifique de premier ordre (obtention de plantes haploïdes, mise au point de la technique de transgénèse, développement des recherches sur la plante modèle Arabidopsis thaliana (arabette des dames)). Ce colloque a retracé quelques avancées majeures au cours des dernières années de la génétique végétale et de ses applications en amélioration des plantes (programme). Georges Pelletier nous a évoqué en introduction l’histoire de ce domaine scientifique. Guy Riba, directeur général délégué INRA chargé des programmes, du dispositif et de l'évaluation scientifiques, a ouvert la cérémonie. Il a souligné le rôle essentiel de Georges Pelletier dans l’acquisition de nouveaux savoirs et l’impact économique de ses travaux scientifiques (hybrides de colzas, choux, asperges haploïdes…). La cérémonie s’est clôturée avec la remise des insignes de la Légion d’honneur par Jean-Claude Mounolou de l’Académie d’Agriculture de France (voir le film).

Georges Pelletier est Directeur de recherche émérite de la Station de Génétique et Amélioration des Plantes et Directeur du Comité Exécutif Génoplante.
De nombreux prix ont récompensé ses travaux : le prix Jean Dufrenoy de l’Académie d’Agriculture de France (1986), le prix Doistaut-Blutet de l’Académie des Sciences (1989), le prix de l’amitié de la Grande Muraille (Municipalité de Beijing, 2001) et il est le premier Laurier de la recherche agronomique INRA (2006).
Georges Pelletier est aussi membre de l'Académie des sciences (2004), membre de l’Académie d’Agriculture de France (2004) et chevalier de l’Ordre National du Mérite (1992).

(juin 2008)

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Colloque FLAVO 2008:
Flavonoïdes, Nutrition et Santé Humaine
19 Juin 2008, INRA-IJPB, Versailles, France

 

 

PROGRAMME :

Ce colloque portera sur les résultats obtenus par FLAVO et l’intérêt de l’utilisation des flavonoïdes pour développer des aliments fonctionnels. Il présentera notamment :
• Les avancées en recherche agronomique sur le choix des cultures végétales, les techniques et les procédés innovants pour une production optimale des aliments fonctionnels
• Les études sur les qualités nutritionnelles et les impacts de ces aliments sur la santé humaine
• Les applications industrielles
• Les études portant sur les attentes des consommateurs, l’acceptation de nouveaux aliments dérivés et la faisabilité économique de ces produits

Ces thématiques seront structurées en 4 axes:
1. Santé humaine et Nutrition
2. Qualité des aliments
3. Biosynthèse des Flavonoïdes
4. Aspects Socio-Economiques

Ce colloque est destiné à tous les acteurs de la filière agro-alimentaire, des chercheurs aux consommateurs, en passant par les organismes institutionnels, les organisations interprofessionnelles, les industries agro-alimentaires, les organisations de consommateurs et la presse.

Toutes les informations nécessaires seront disponibles sur le site du Colloque FLAVO 2008 (https://colloque.inra.fr/flavoworkshop2008):
• Bulletin d’inscription
• Programme détaillé
• Plan d’accès à l’INRA-IJPB Versailles

COMITE D’ORGANISATION:

• Arnaud Bovy (PRI, Wageningen, Pays-Bas)
• Véronique Cheynier (INRA, Montpellier, France)
• Paul Kroon (IFR, Norwich, Royaume Uni)
• Liisa Lähteenmäki (VTT, Espoo, Finlande)
• Loïc Lepiniec (INRA-IJPB, Versailles, France)

INFORMATION SUR LE PROJET FLAVO:

• Information sur le projet FLAVO (http://flavo.vtt.fi et http://www.flavo.info)
• Brochures FLAVO 2005 et 2007.

 

Ce colloque est soutenu par le Conseil Régional de l’Ile de France, l’INRA, et la CE

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(février 2008)

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