Opportunités

Organogenèse à l’échelle cellulaire : la phyllotaxie chez la mousse Physcomitrella patens

Tuteurs du stage et laboratoire d’accueil :
Yoan COUDERT (yoan.coudert@ens-lyon.fr) et Teva VERNOUX (teva.vernoux@ens-lyon.fr)

Un objectif majeur en biologie est de comprendre les changements moléculaires qui ont contribués à l’évolution des formes au cours du temps. La phyllotaxie, c’est à dire l’arrangement régulier des feuilles autour des tiges, est un déterminant majeur de la diversité morphologique des plantes. A l’échelle moléculaire, les hormones auxine et cytokinine, et le transport polarisé de l’auxine dépendant des protéines PIN, régule la phyllotaxie au niveau du méristème multicellulaire apical de tige chez les plantes à fleurs comme Arabidopsis.

Les mousses, représentantes actuelles des premières plantes terrestres, possèdent aussi des tiges feuillées mais le mécanisme qui contrôle la phyllotaxie pourrait être différent de celui des plantes à fleurs. Il est apparu indépendamment au cours de l’évolution et dépend de l’activité d’une cellule méristématique unique. A ce jour, on ne connaît rien des mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent la phyllotaxie chez ces plantes.

En utilisant la mousse Physcomitrella comme modèle, le stage consistera à :
(1) imager et quantifier la phyllotaxie à l’aide d’une lignée transgénique étiquetée avec une protéine fluorescente membranaire
(2) tester le rôle de l’auxine, des cytokinines et des gènes PIN dans la régulation de la phyllotaxie
(3) analyser l’expression d’un biosenseur d’auxine par imagerie confocale pour effectuer une analyse quantitative de la distribution de l’auxine dans la tige feuillée de mousse
(4) analyser la distribution de marqueurs de polarité putatifs lors de l’initiation des feuilles

Méthodologie mise en œuvre :
Culture in vitro, génétique moléculaire, imagerie quantitative, microscopie confocale sur tissus vivants

Pour plus d’informations :


Stage de Master (2019) Impact des propriétés mécaniques d’une cellule sur la direction de croissance d’une cellule contiguë

Laboratoired’accueil : Laboratoire interdisciplinaire de Physique (LIPhy)
Université Grenoble Alpes

Tuteurs/personnes à contacter :
Karin JOHN, 04 76 51 49 13
Karin.John@univ-grenoble-alpes.fr
Catherine QUILLIET, 04 76 51 47 63
Catherine.quilliet@niv-grenoble-alpes.fr

Laboratoire partenaire : Reproduction et Développement des Plantes (RDP)
ENS Lyon
Isabelle FOBIS-LOISY, 04 72 72 89 85
isabelle.fobis-loisy@ens-lyon.fr

Websites :
https://www-liphy.ujf-grenoble.fr/-dyfcom-

http://www.ens-lyon.fr/RDP/SiCE/Home.html

Contexte du projet : La première étape de la reproduction chez les plantes à fleurs dépend d’une rencontre entre des centaines de grains de pollen, renfermant les gamètes mâles, et les cellules de la surface de l’organe reproducteur femelle, le stigmate. Le grain de pollen émet un tube pollinique qui va croître dans les tissus femelles pour transporter les gamètes mâles jusqu’aux ovules. La cellule stigmatique, allongée et cylindrique, présente un cytosquelette de microtubules organisé perpendiculairement à l’axe de croissance cellulaire. La désorganisation de ce réseau, chez le mutant Katanine, induit une croissance anormale du tube, qui s’enroule alors autour de la cellule stigmatique et dans certains cas n’atteint jamais la base du stigmate. Afin de définir quelle est la part du cytosquelette dans la direction de croissance du tube pollinique (processus clé dans le contrôle de la reproduction sexuée chez les plantes), des physiciens et des biologistes ont mis en commun leurs expertises pour disséquer ce phénomène.

Méthodes utilisées : La majorité du stage se déroulera au LIPhy et consistera à adapter un modèle géométrico-mécanique partiellement existant pour reproduire au mieux les différents types de croissance du tube pollinique à la surface des cellules stigmatiques, observés sur les organismes naturels (« Wild type ») et sur les mutants. Afin de vérifier les prédictions du modèle, il pourra être envisagé d’accroître les données déjà existantes, par traitement d’images de microscopie électronique à balayage et microscopie confocale et/ou développement d’un dispositif de croissance des tubes polliniques in vitro (pour lequel un séjour court au RDP est envisagé).
Prérequis : étudiant motivé ayant un goût pour l’observation, la modélisation (théorique ou numérique) et intéressé par la biologie. Les notions abordées relèveront essentiellement de la géométrie et de la mécanique de base (énergie, flexion des poutres), à implémenter dans un code existant. Une expérience en modélisation sera appréciée mais pas indispensable, les encadrantes étant disponibles pour former et guider le stagiaire.