L’équipe s’intéresse aux mécanismes qui gouvernent le développement de la graine chez la plante modèle Arabidopsis et une espèce d’intérêt agronomique, le maïs.

Projets en cours

– Communication entre les compartiments de la graine
– Induction d’embryons haploïdes
– Mécanique du développement de la graine
– Edition des génomes et transformation du maïs

Communication entre les compartiments de la graine

Responsables : Gwyneth INGRAM & Nathalie DEPEGE-FARGEIX (Arabidopsis) / Thomas WIDIEZ (maïs)

Les graines sont des systèmes biologiques complexes composées de trois principaux compartiments : les tissus maternels (représentés en vert sur la photo ci-contre), l’embryon (en rouge), et son tissu nourricier, l’albumen (en bleu). Au cours du développement de la graine, ces trois tissus importent et exportent activement des nutriments. Ils subissent aussi de profonds changements développementaux qui se produisent de façon synchronisée. Ceci souligne la nécessité d’établir une communication entre ces trois tissus différents, afin de coordonner leurs programmes de développement.
Les questions majeures abordées chez les deux espèces (maïs et Arabidopsis) sont :
– Quelles sont les voies de signalisation intervenant dans la communication entre les trois compartiments de la graine ?
– Quels sont les mécanismes de contrôle de la structure et de la composition de l’apoplaste à l’interface entre les différents compartiments, et comment influencent-ils la communication entre ces compartiments ?
( Doll et al. 2020, Current Biology ; Doll et al. 2020, Science ; Doll et al. 2020, Plant Cell )

Induction d’embryons haploïdes

Responsable : Thomas WIDIEZ

Une lignée de maïs particulière (appelée “lignée inductrice d’haploïde”) présente une double fécondation altérée, entraînant la production de grains atypiques contenant un embryon avec uniquement le génome maternel (=embryon haploïde) et un albumen normal. Nos travaux (Gilles et al. 2017, EMBO Journal) ont permis d’identifier la mutation sous-jacente dans une phospholipase, que nous avons nommée NOT LIKE DAD (NLD), car les embryons haploïdes n’ont pas de génome paternel. Ce projet vise à résoudre le mystère selon lequel la protéine NLD exprimée dans le pollen (mâle) est nécessaire à la formation d’un embryon haploïde maternel (femelle). En plus d’aborder des questions fondamentales en biologie de la reproduction (comme la charactérisation de la "peri-germ cell membrane" qui entoure les cellules spermatiques (Gilles et al. 2021, JCB ; Sugi et al., 2024, Nature Plants), ce projet est fortement lié à la thématique d’amélioration des plantes puisque les lignées inductrices de maïs sont des outils de selection végétale (Voir nos revues : Gilles et al. 2017, Current Biology et Jacquier et al. 2020, Nature Plants).

Mécanique du développement de la graine

Responsable : Benoit LANDREIN

En utilisant la graine d’Arabidopsis comme système modèle, nous étudions comment les interactions mécaniques entre tissues et les réponses des cellules aux contraintes mécaniques contrôlent la morphogénèse des organes végétaux (Landrein and Ingram, 2019, J. Exp. Bot). En combinant des approches expérimentales avec de la modélisation numérique, effectué en collaboration avec Olivier Ali de l’équipe MOSAÏC, nous avons récemment développé un modèle de croissance de la graine basé sur l’interaction mécanique entre l’albumen et les téguments maternels. Ce modèle nous a permis de repenser la contribution de la pression de turgescence dans la croissance des organes végétaux (Creff, Ali, et al, 2023, Nature Communications). En parallèle, nous avons aussi montré que la taille et la forme de la graine étaient le produit de réponses aux contraintes mécaniques spécifiquement induites dans deux couches des téguments différents stades de développement (Bauer et al, 2024, EmboJ). A partir de ce travail, nous étudions maintenant les mécanismes moléculaires qui déterminent les propriétés mécaniques et la réponse aux contraintes des cellules des téguments. Pour en savoir plus, cliquez ici pour voir la page dédié du Seed Mechanics Group.

Responsable : Thomas WIDIEZ / Animatrice de plateforme : Emilie MONTES

Les activités de recherche en biotechnologies de l’équipe Développement de la graine font appel à la plateforme technique de transformation du maïs fondée en 2008. La vocation de la plateforme est la production de plantes transgéniques à des fins de recherche fondamentale et toutes les plantes produites sont cultivées exclusivement dans un environnement confiné. Les questions biologiques abordées concernent d’une part les thématiques de reproduction et développement de la graine de l’équipe et de l’autre les thématiques de nos collaborateurs nationaux et internationaux, telles que le temps de floraison, la tolérance à la sécheresse ou l’utilisation efficiente de l’azote. En parallèle, des développements technologiques sont mis en œuvre pour améliorer la transgenèse du maïs, par exemple en augmentant le taux de transformation, en raccourcissant la durée du processus ou en l’adaptant à l’édition du génome par CRISPR/Cas9 (Doll et al. 2019, Plant Cell reports ; Fierlej et al. 2022, Frontiers Plant science).

La plateforme est ouverte à des collaborations externes. Pour plus d’information Contacter Emilie MONTES

Back to top