1. Exploitation des données de transcriptome du phloème

L'étude des mécanismes moléculaires permettant le fonctionnement du phloème a été, jusque très récemment, limitée à cause des difficultés techniques rencontrées pour isoler et observer le tissu phloémien. L'évolution des technologies et la possibilité récente de développer des approches de génomique fonctionnelle nous ont permis de surmonter ces difficultés et d'identifier de nouvelles classes de gènes exprimés plus spécifiquement dans le phloème. Nous avons ainsi généré et exploité des données de transcriptome de phloème obtenues chez différentes espèces et concernant:
• Le transcriptome du phloème de céleri, cultivé dans des conditions de croissance standard (Vilaine et al. 2003), ou soumis à un stress biotique (Divol et al. 2005; Thèse de Fanchon Divol).
• Le transcriptome du phloème de peuplier (Schrader et al. 2004; Thèse de Mathieu Castelain).
• Le transcriptome de phloème d'autres espèces, publié par d'autres équipes et constituant une ressource importante (Le Hir et al. 2008).

L'analyse comparative de ces transcriptomes a révélé que certaines classes de gènes sont exprimées préférentiellement dans le phloème, chez des espèces très éloignées comme Arabidopsis thaliana, le peuplier ou le céleri. Ces observations suggèrent que ces gènes exercent un rôle essentiel de ces gènes dans le fonctionnement du phloème. Notre objectif est l'analyse fonctionnelle d'un certain nombre de ces gènes qui codent en particulier des protéines structurales, des protéines membranaires ou des facteurs de transcription. Cette analyse est réalisée essentiellement chez Arabidopsis thaliana et comporte des aspects génétiques, cytologiques et des caractérisations physiologiques dans des environnements variés, notamment en condition de stress.

2. Analyse fonctionnelle de gènes phloémiens

Les gènes orphelins, c'est-à-dire les gènes codant pour des protéines de fonction inconnue, représentent presque les 2/3 des gènes exprimés dans le tissu phloémien. Ces gènes recouvrent un nombre important de gènes spécifiques au règne végétal ou ayant fortement divergé au cours de l'évolution. Parmi ces gènes, nous nous sommes focalisés sur certains codant potentiellement pour des protéines structurales et des protéines membranaires. Notre étude porte également sur l'étude d'autres gènes codant des protéines appartenant à des classes fonctionnelles bien caractérisées (ABC transporteurs, facteurs de transcription, etc.), mais dont le rôle dans le phloème est inconnue.

Protéines présumées structurales du phloème
Les éléments criblés du phloème représentent un cas unique de spécialisation. Leur différenciation et l'acquisition de leur fonctionnalité pour le transport de la sève élaborée s'accompagnent de l'apparition de protéines spécifiques des tubes criblés appelées protéines P, qui sont observables sous différentes formes, filamenteuses, tubulaires, ou cristallines, suivant les espèces. Nous nous intéressons à un constituant majoritaire des protéines P, les PP2 (phloem lectin PP2). Notre objectif est de déterminer la structure et la fonction de ces protéines (Dinant et al. 2003; Thèse de Julie Beneteau; Beneteau et al. soumis)

Protéines membranaires du phloème
Une fraction importante des gènes préférentiellement exprimés dans le phloème codent des protéines prédites membranaires. Elles pourraient intervenir dans des fonctions de transport (transporteurs, voies d'adressages intra- et intercellulaires) ou de signalisation (récepteurs). Nous avons identifié plusieurs familles fortement représentées dans le tissu phloémien. Ces facteurs affectent plusieurs processus qui sont examinés en détail :

1. L'export des sucres
2. L'adaptation à différents stress abiotiques
3. Le développement et l'architecture de la plante

Facteurs de transcription
Plusieurs familles de facteurs de transcription interviennent dans le fonctionnement et la mise en place du phloème. Certains de ces facteurs sont régulés par des hormones, qui sont transportées dans le phloème (ABA, gibbérellines, auxine, acide salicylique, jasmonate...). Ces voies de signalisation sont impliquées dans l'adaptation de la plante en réponse à certains stress, notamment le stress hydrique. Nous nous focalisons sur l'impact de ces facteurs sur la croissance des plantes et sur leur propriété d'adaptation à des changements rapides de leur environnement.

Autres classes de protéines
Nos analyses ont montré que d'autres facteurs, exprimés, mais non exclusivement, dans le phloème, pouvaient exercer un rôle clé dans le fonctionnement de ce tissu et plus largement dans le contrôle de la croissance et du développement de la plante. L'analyse d'un gène codant pour une xyloglucan endotransglycosylase (XTH33) a ainsi révélé que l'altération des parois dans le phloème pouvait avoir une incidence sur les interactions avec des insectes phloèmophages, tels que les pucerons (Divol et al. 2007). De même, l'analyse d'un gène codant pour un ABC transporteur exprimé dans le phloème montre son implication dans le métabolisme des lipides (Le Hir et al. 2008).