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HFSP awards 2021 at the RDP : How a single cell shapes a shoot

Congratulations to Teva Vernoux and Yoan Coudert from the Hormonal Signaling team for their HFSP award 2021 ! Their project is about studying the contrôle of phyllotaxis in moss. The project is in collaboration with University of California, Davis ; JIC Norwich ; University of Duesseldorf.

Le Human Frontier Science Program (HFSP) encourage la collaboration internationale dans la recherche fondamentale axée sur l’élucidation des mécanismes sophistiqués et complexes des organismes vivants.
Le programme HFSP finance des projets collaboratifs internationaux (intercontinentaux de préférence) dans le domaine de la recherche fondamentale en science de la vie. Les projets financés devront développer des approches innovantes pour la compréhension des mécanismes complexes des organismes vivants. Les candidats devront développer de nouvelles lignes de recherche distinctes de leurs recherches en cours.
Cette année 2021, cinq français se sont démarqués pour ce prestigieux financement.
Parmi eux : Teva Vernoux et Yoan Coudert, chercheurs CNRS, de l’équipe « signalisation hormonale et développement » au Laboratoire reproduction et développement des plantes (RDP) à Lyon (CNRS/ENS Lyon/INRAE).

Le projet : Décrypter comment une seule cellule construit une tige végétale

La disposition régulière des feuilles le long des tiges, aussi appelée phyllotaxie, génère des motifs géométriques naturels remarquables et constitue un déterminant majeur de l’architecture des plantes. Les régularités mathématiques de la phyllotaxie fascinent et intriguent depuis longtemps. La phyllotaxie a d’abord évolué dans des plantes morphologiquement simples, comme les mousses. Cependant, les mécanismes de phyllotaxie ont surtout été étudiés chez les plantes à fleurs comme l’arabette, la tomate ou le maïs, dont l’origine évolutive est beaucoup plus récente. Ces études ont révélé des régulations complexes par des signaux biochimiques et physiques difficiles à étudier ensemble en raison de la complexité de la structure de la pointe des tiges où se forme les feuilles et des limitations technologiques. Contrairement aux plantes à fleurs où des dizaines de cellules sont impliquées dans la fabrication des feuilles, la phyllotaxie des mousses est déterminée à l’échelle d’une seule cellule. Chaque division de cette cellule située à la pointe des tiges produit directement une cellule à l’origine d’une feuille. Ainsi, la mousse fournit un modèle simple pour comprendre comment la géométrie d’une seule cellule (la cellule apicale) et de ses descendantes ainsi que les forces physiques et les signaux biochimiques que produisent ces cellules interagissent pour déterminer l’orientation des divisions de la cellule apicale et façonner la géométrie de la tige au fil du temps.

Pour aborder la question de l’émergence d’une phyllotaxie chez la mousse à l’échelle d’une cellule unique, une collaboration internationale entre Teva Vernoux et Yoan Coudert du laboratoire RDP localisé à l’ENS de Lyon (France), Siobhan Brady de l’Université de Californie à Davis (USA), Matias Zurbriggen de l’Université de Düsseldorf (Allemagne) et Richard Smith du John Innes Centre à Norwich (Royaume-Uni) va mettre en œuvre une approche interdisciplinaire unique combinant modélisation informatique prédictive, génétique du développement, imagerie optique et physique, transcriptomique « cellule unique » et optogénétique.

Ces approches ont pour but d’identifier les mécanismes qui permettent les changements dynamiques dans l’orientation des divisions d’une seule cellule pour générer une phyllotaxie spécifique et de les manipuler. Ce projet permettra de générer des informations clés sur l’évolution de la phyllotaxie et d’aider à comprendre la contribution de l’orientation des divisions cellulaires à la morphogenèse des plantes, qui reste globalement mal comprise.

Pour plus de détails à lire :
 site du CNRS
 site du HFSP

Voir en ligne : HFSP awards 2021