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Teva VERNOUX
teva.vernoux
(33) 4 72 72 86 01
DR CNRS
Publications
Pradeep DAS
pradeep.das
(33) 4 72 72 89 37
MC ENS
Fabrice BESNARD
fabrice.besnard
(33) 4 72 72 89 82
CR INRAe
Publications
Yoan COUDERT
yoan.coudert
(33) 4 72 72 89 82
CR CNRS
Publications
Géraldine BRUNOUD
geraldine.brunoud
(33) 4 72 72 86 04
IR CNRS
Publications
Stéphanie HALLET
stephanie.hallet
(33) 4 72 72 86 03
TR INRAe
Jonathan LEGRAND
jonathan.legrand
(33)4 72 72 86 04
IR CNRS
Publications
Alexis LACROIX
alexis.lacroix
(33) 4 72 72 89 86
IE CNRS
Carlos GALVAN-AMPUDIA
carlos.galvan-ampudia
(33) 4 72 72 86 14
IR CNRS
Eline Balland
eline.balland
IR (ENS de Lyon)
Elisa Oassel
elisa.oassel
IE (Explor’ae funded)
Collaborateur IGFL
Enric BERTRAN GARCIA de OLALLA
enric.bertran
Post-Doc (EMBO)
Geoffrey SCHIVRE
goeffrey.schivre
Post-Doc (ERC-funded)
Gül HATINOGLU
gul.hatinoglu
Postdoc (ERC-funded)
Hugo CAUMON
hugo.caumon
ATER (ENS de Lyon)
John THAMPI
john.thampi
Ph.D student (ERC-funded)
Juriaan RIENSTRA
juriaan.rienstra
Post-Doc (EMBO)
Priyanka PATRA
priyanka.patra
Post-Doc (ANR-funded)
Valentine Bellaton
valentine.bellaton
Ph.D student
Responsable : Teva VERNOUX
L’équipe SIGNAL aborde une question fondamentale en biologie du développement : comment les organismes multicellulaires construisent-ils des architectures reproductibles et robustes ?
Les plantes constituent des modèles d’étude particulièrement adaptés pour explorer cette question, grâce à leur développement itératif. Notre objectif principal est de décrypter les principes développementaux qui contrôlent l’architecture des plantes, en nous concentrant sur deux processus clés : la phyllotaxie — c’est-à-dire l’organisation géométrique des feuilles, des branches et des fleurs le long des tiges — et la ramification latérale. Ces deux processus sont essentiels à la construction des végétaux dans l’espace et le temps (4D). Ils émergent de la régulation des identités et des activités cellulaires au niveau des méristèmes apicaux caulinaires, des tissus spécialisés situés à l’extrémité des axes caulinaires, qui produisent en continu des organes latéraux.
Pour établir des liens entre génotypes et phénotypes au cours du développement des plantes, nous combinons des approches de génétique fonctionnelle, de génomique et de biologie synthétique, ainsi que du phénotypage quantitatif à différentes échelles. Ce phénotypage quantitatif inclut des approches omiques à l’échelle de la cellule unique, l’imagerie confocale in vivo et l’imagerie 3D de l’architecture de la plante entière. Enfin, nous recourons à la modélisation computationnelle pour tester et prédire comment les propriétés biologiques de ces systèmes développementaux émergent, des échelles moléculaires à celles de l’organisme entier.
En étudiant à la fois les plantes à fleurs et les bryophytes, nous cherchons à identifier les principes développementaux conservés et ceux qui ont divergé pour façonner l’architecture des plantes depuis leur apparition sur Terre, il y a environ 500 millions d’années.
Nos recherches s’articulent autour de trois thèmes spécifiques :
– Distribution et intégration des signaux dans l’espace et le temps
– Exploration du lien entre les réseaux de régulation génétique et la robustesse du développement de la partie aérienne des plantes
– Évolution de l’intégration des signaux et contrôle des patrons de développement
Responsable de projet : Teva Vernoux
Autres personnels permanents impliqués : Géraldine Brunoud (Ingénieure de recherche CNRS), Pradeep Das, Carlos Galván-Ampudia (Ingénieur de recherche CNRS), Jonathan Legrand (Ingénieur de recherche CNRS)
Personnels non permanents impliqués : Enric Bertran Garcia de Olalla (Postdoc, bourse EMBO), Hugo Caumont (ATER ENS de Lyon), Gül Hatinoglu (Postdoc, financé par l’ERC), Priyanka Patra (Postdoc, financé par l’ANR), Juriaan Rienstra (Postdoc, bourse EMBO), Goeffrey Schivre (Postdoc, financé par l’ERC), John Thampi (Doctorant, financé par l’ERC)
Dans ce thème, nous étudions comment la distribution spatio-temporelle des signaux hormonaux et les propriétés des voies de signalisation hormonale contribuent à la dynamique développementale des plantes, et en particulier à la production rythmique des organes latéraux dans les méristèmes apicaux caulinaires chez Arabidopsis thaliana. Nous nous intéressons notamment aux interactions protéine-protéine entre les effecteurs de différentes voies de signalisation hormonale, qui permettent de coupler le traitement des signaux hormonaux. Nous cherchons à comprendre comment ces interactions participent à l’intégration des signaux au sein du méristème apical caulinaire.
Nous analysons également comment la dynamique de distribution de l’auxine émerge d’un contrôle spatio-temporel de sa biosynthèse, ainsi que de l’expression, de l’activité et de la polarité de ses transporteurs. Nous explorons les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse transcriptionnelle à l’auxine, en combinant biologie structurale, biochimie et génomique fonctionnelle, afin de décrypter le fonctionnement et la régulation de cette voie essentielle au développement des plantes.
Enfin, un axe clé de ce thème porte sur les propriétés temporelles de la voie de signalisation de l’auxine. Nous testons l’hypothèse selon laquelle, dans le méristème apical caulinaire, les cellules peuvent enregistrer leur exposition à l’auxine au fil du temps, via une régulation des propriétés de la chromatine. Nous analysons également les effets développementaux de cette mémoire cellulaire de l’exposition à l’auxine, à différentes échelles.
Responsables de projet : Fabrice Besnard et Teva Vernoux
Autres personnels permanents impliqués : Stéphanie Hallet (Technicienne de recherche INRA), Alexis Lacroix (Ingénieur d’Étude CNRS), Jonathan Legrand (Ingénieur de recherche CNRS)
Personnels non permanents impliqués : Arthur Luciani (Ingénieur, financé par l’ANR)
Les méristèmes apicaux caulinaires construisent de manière itérative les tiges en produisant de façon répétée des unités fonctionnelles — les phytomères —, chacune composée d’un organe latéral, d’un segment de tige et de tissus méristématiques. La régulation spatiale et temporelle de la production de ces unités détermine l’architecture de la tige. La robustesse du système développemental — et des réseaux de régulation génétique qui le sous-tendent — se manifeste à la fois dans la reproductibilité du développement des phytomères et dans la précision des transitions entre différents types de phytomères, comme celle qui se produit lors de la transition florale.
Nous exploitons à la fois la variation génétique naturelle et induite chez Arabidopsis thaliana — avec ou sans hypothèse a priori — pour identifier des contextes génétiques induisant des instabilités développementales entre les phytomères. Notre objectif est d’identifier les perturbations des réseaux de régulation génétique (y compris les voies de signalisation hormonale) qui contrôlent la robustesse de la dynamique développementale au niveau du méristème apical caulinaire, afin d’identifier de nouveaux régulateurs de la robustesse de la construction de la partie aérienne
Ce thème nécessite un phénotypage à l’échelle de la plante entière. Pour cela, nous avons développé et utilisons un robot open-source à bas coût, permettant des reconstructions 3D automatisées de la partie aérienne et des mesures précises de la phyllotaxie chez Arabidopsis thaliana. Nous élargissons également notre boîte à outils de phénotypage avec une acquisition spatio-temporelle continue (4D). Enfin, nous utilisons l’intelligence artificielle pour analyser les reconstructions 3D, afin d’améliorer les performances du phénotypage et de découvrir de nouvelles règles développementales de la partie aérienne d’Arabidopsis thaliana.
Responsables de projet : Yoan Coudert, Teva Vernoux
Autres personnels permanents impliqués : Stéphanie Hallet (Technicienne de recherche INRAe), Alexis Lacroix (Ingénieur d’Étude CNRS), Jonathan Legrand (Ingénieur de recherche CNRS)
Personnels non permanents impliqués : Valentine Bellaton (Doctorante, financée par l’INRAe/WUR), Laure Mancini (Postdoc, financée par la HFSP), Jovanka Vladejic (Postdoc)
Contrairement aux méristèmes des plantes vasculaires, les méristèmes des bryophytes ne contiennent qu’une seule cellule souche apicale, dont les patrons de division déterminent la phyllotaxie. De plus, à l’échelle de la plante entière, la distribution des branches repose sur un contrôle spatio-temporel précis de la formation de nouvelles cellules apicales à l’aisselle des feuilles. En utilisant la mousse Physcomitrium patens et l’anthocérote Anthoceros agrestis, nous étudions les mécanismes de régulation de la phyllotaxie et de la formation des branches, dans le but d’identifier les mécanismes conservés et ceux qui ont divergé par rapport aux plantes vasculaires.
Grâce à l’imagerie 4D, à des approches génomiques et de génétique fonctionnelle, nous caractérisons quantitativement la phyllotaxie des mousses et examinons comment l’auxine et les processus qu’elle contrôle influencent les propriétés mécaniques des cellules et l’orientation des divisions à l’apex, pour établir des patrons de développement robustes. Nous avons également identifié des facteurs de transcription clés, qui agissent via des hormones végétales telles que l’auxine et la cytokinine, pour promouvoir la formation de nouvelles cellules souches à l’aisselle des feuilles.
En disséquant ces modules de régulation génétique, nous cherchons à comprendre comment l’architecture des plantes émerge de l’intégration de signaux — tels que les signaux hormonaux —, à la fois à des échelles locales et à l’échelle de la plante entière. Nous étudions également comment des modifications de ces propriétés d’intégration ont permis de diversifier l’architecture des plantes depuis l’émergence des plantes terrestres, il y a environ 500 millions d’années.
– Martin-Arevalillo et al., 2025, Cell
European Union | European Research Council
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European Molecular Biology Organization
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Human Frontier Science Program
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Agence Nationale de la Recherche
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Explor’ae | Inrae
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Vous pouvez accéder librement aux PDF de la version acceptée du Manuscript et aux Figures Principales.
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