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Institut de Biologie Moléculaire des Plantes - UPR2357
 
 

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Metabolisme et trafic des ARNs dans la cellule végétale

Responsable(s) : Laurence_DROUARD 

Thème et stratégies

Longtemps définie comme la centrale énergétique de la cellule, la mitochondrie est maintenant reconnue jouer un rôle primordial dans de nombreux autres processus biologiques vitaux pour la cellule. Ceci inclut par exemple, la différenciation et la croissance cellulaire, l’apoptose, le métabolisme des lipides et des acides aminés, le métabolisme Fe-S, ou encore de multiples voies de signalisation. L’ensemble de ces processus requiert une communication importante entre la mitochondrie et les autres compartiments cellulaires. De plus, la biogenèse de cet organite est complexe et implique l’expression concertée des génomes nucléaire et mitochondrial puisque ce dernier ne code plus à ce jour que pour un nombre restreint de gènes. Dans ce contexte, les études portant sur le métabolisme mitochondrial de l’ARN et sur le trafic des ARN entre mitochondries et les autres compartiments cellulaires représentent un domaine en pleine expansion et encore très largement méconnu.

Les travaux que nous avons menés ces dernières années ont permis de mettre en évidence ou de caractériser des processus remarquables de trafic de macromolécules entre les mitochondries et d’autres compartiments cellulaires comme : le double adressage de protéines aux mitochondries et aux chloroplastes, l’adressage différentielle d’ARNm cytosoliques à la surface des mitochondries, la compréhension du transport d’ARNt cytosoliques dans les mitochondries et de son utilisation comme outil. Un autre aspect de notre recherche est l’étude du métabolisme des ARNt dans les trois compartiments où il y a synthèse protéique (cytosol, mitochondrie et chloroplaste).

Nos objectifs principaux sont actuellement d’approfondir nos connaissances en répondant aux questions biologiques suivantes :

- Quel est l’ampleur du processus d’adressage des ARNm cytosoliques à la surface des mitochondries et par quels mécanismes ces ARN sont-ils spécifiquement retenus à la surface des organites ?

- Quels sont les facteurs protéiques impliqués dans le transport mitochondrial d’ARNt cytosoliques et à quelles étapes (adressage, translocation, sélectivité, régulation) sont-ils impliqués ?

- Quels sont les voies de clivage des ARNt dans la cellule végétale et quelles sont les rôles joués par les petits ARN non codants générés par ces clivages ?

Notre projet nécessite l’utilisation d’approches complémentaires (en biochimie, biologie moléculaire, génétique). Il s’inscrit également dans le cadre de nombreuses collaborations nationales et internationales (e.g. Strasbourg, Paris, Lille, Poitiers, Suède, Belgique, Suisse, Allemagne, Australie).

Mots-clés

Adressage d’ARN, transport de macromolécules, organites, régulation de l’expression génique, plantes

Résultats majeurs

- Double adressage des protéines aux mitochondries et chloroplastes, en particulier pour les enzymes impliquées dans la traduction

- Adressage différentielle des ARNm cytosoliques à la surface des mitochondries

- Annotation manuelle et analyse de la population en gènes d’ARNt dans plusieurs espèces végétales, identification de nouveaux éléments de type SINEs et mise en place d’un site web dédié (PlantRNA).

- Existence d’une corrélation importante entre abondance des ARNt cytosoliques importés dans les mitochondries et utilisation des codons.

- Caractérisation de l’interaction entre la protéine VDAC et les ARNt

- Identification de deux voies de biogenèse du tRNAHis dans les mitochondries végétales

- Développement d’un système de navette protéique pour importer des acides nucléiques dans les mitochondries

Contrats

ANR “Blanc », MITOMANIP (2010-2013)

Initiative d’Excellence, « Laboratoire d’Excellence » LabEx MitoCross (2012-2019)

Bourse doctorale du Mininistère de la Recherche et de l’Education

Bourse doctorale de la Région Alsace

Sélection de 5 publications

Sieber F, Placido A, El Farouk S, Duchêne AM, Maréchal-Drouard L. (2011). Use of a protein shuttle to address foreign nucleic acids into isolated mitochondria. Nucleic Acids Res. 39, e96

Michaud M, Cognat V, Duchêne AM, Maréchal-Drouard L. (2011) A global picture of tRNA genes in plant genomes. Plant J 66, 80-93

Michaud M, Maréchal-Drouard L, Duchêne AM. (2010) RNA trafficking in plant cells ; targeting of cytosolic mRNAs to the mitochondrial surface. Plant Mol. Biol., 73, 697-704

Salinas T, Duchêne AM, Maréchal-Drouard L (2008) Recent advances in tRNA mitochondrial import. Trends in Biochem Sci., 33, 320-329

Pujol C, Bailly M, Kern D, Maréchal-Drouard L, Becker D, Duchêne AM (2008) Dual targeted tRNA-dependent amidotransferase ensures both mitochondrial and chlroroplastic Gln-tRNAGln synthesis in plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 6481-6485



Annuaire


Nom
DROUARD LaurenceDirecteur de recherche, Directrice de l'institut
DUCHENE Anne-MarieMaître de conférence
LALANDE StéphanieDoctorant
MEGEL CyrilleDoctorant
MORELLE GeoffreyDoctorant
SALINAS ThaliaPost Doctorant
UBRIG ElodieTechnicien


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