Etude de mécanismes cellulaires et moléculaires au cours de stress métalliques dans le genre Arabidopsis: Dynamique de la méthylation des protéines non-histones au cours d'un stress cadmium et effets de l'uranium sur le système racinaire

par Nelson Serre

Projet de thèse en Biologie Végétale

Sous la direction de Stéphane Ravanel.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale (laboratoire) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La pollution des sols par les métaux lourds constitue un risque majeur pour l'environnement et la santé publique. Une meilleure compréhension des effets de ces polluants sur la physiologie des plantes est indispensable pour développer des approches de traitement des sols contaminés (phytoremédiation) et prévenir les maladies nutritionnelles en limitant l'apport de ces métaux dans la chaîne alimentaire. Les modifications post-traductionnelles apparaissent comme des acteurs clés de l'adaptation des plantes aux stress environnementaux mais ce champ d'étude reste très peu documenté. L'objectif est d'étudier, chez des espèces du genre Arabidopsis, le rôle de la méthylation des protéines sur les capacités à répondre à un stress induit par le cadmium (Cd), métal non essentiel et toxique pour les plantes et les animaux. La méthylation est une modification post-traductionnelle qui contrôle de façon réversible la fonction de nombreuses protéines, histones et non-histones. Cette modification est réalisée par l'action d'enzymes spécifiques, les méthyltransférases. Nous avons récemment caractérisé le méthylprotéome des chloroplastes d'Arabidopsis et ce travail se poursuit afin d'identifier de nouvelles méthylprotéines cellulaires (non-histones) ainsi que les méthyltransférases qui les manipulent. Certains acteurs essentiels de la réponse au stress métallique, par exemple chez l'espèce hyper-accumulatrice de métaux Arabidopsis halleri, sont des protéines méthylées. La mise en évidence du rôle potentiel de la méthylation de ces protéines dans ce processus repose sur 1/ l'étude, dans le cadre d'un stress induit par le Cd, des niveaux d'expression des méthylprotéines (abondance et état de méthylation) et des méthyltransférases sur des espèces d'Arabidopsis plus ou moins sensibles aux métaux lourds. 2/ l'analyse des conséquences physiologiques et métaboliques d'une exposition au Cd sur des lignées d'Arabidopsis thaliana perturbées dans leur capacité à méthyler les protéines in vivo.

  • Titre traduit

    Cellular and molecular mecanisms involved in Arabidopsis response to metal stress: Dynamic of non-histon protein methylation during cadmium stress and effect of uranium on the root system


  • Résumé

    Soil heavy metal pollution is a threat for environment and public health. A better understanding of those pollutant effects on plant physiology is essential in order to develop treatments for contaminated soil (phytoremediation) and avoid nutritional diseases by limiting the input of this heavy metals in the food chain. Post-translational modifications are key actors of plant adaptation to environmental stress but this research field is understudied. The goal is to study on Arabidopsis species, the methylation role on protein and the capacity to respond to a cadmium induced stress (Cd), non-essential and toxic metal for plants and animals. Methylation is a post-translationnal modification governing reversibly function of numerous proteins, histon and non-histon. This modification is realized by specific enzymes, methyltransferases. Recently, we have caracterized the Arabidopsis chloroplast methylproteom and this work is continues in order to identify new cellular methylproteins (non-histon) as new associate methyltransferases. Some essential actors of metallic stress response, for instance in the hyper-accumulator specie Arabidopsis halleri, are methylated proteins. Highlighting the potential role of protein methylation is based on 1/ The study, in the case of a Cd induced stress, of methylprotein (abundance and methylation state) and methyltransferase expression levels on more or less sensitive Arabidopsis species. 2/ The analysis of physiological and metabolic consequences induced by a Cd exposure on Arabidopsis thaliana strains pertubated on their ability to methylate proteins in-vivo.