Evolution et diversité du métabolisme des plantes

Dans un contexte évolutif, il semble que les voies de biosynthèse se sont organisées en complexes protéiques dynamiques et transitoires, aussi appelés métabolons. Cette organisation supramoléculaire représente un niveau de compartimentation cellulaire supplémentaire et permet éventuellement un niveau additionnel de régulation des métabolismes. Mais les mécanismes mis en jeu dans leurs formations et leurs impacts sur le métabolisme ne sont généralement pas abordés. Nous étudions plus en détail les modalités et le contexte qui gouvernent la formation des métabolons, leur composition et leur organisation, ainsi que leur importance dans la régulation et la plasticité du métabolisme spécialisé des plantes. Pour ce faire, nous utilisons principalement le modèle P. patens et la voie des phénylpropanoïdes.

L’interaction avec les insectes est l’une des nombreuses pressions de sélection qui, au cours de l’évolution, a façonné la diversité du métabolisme spécialisé chez les plantes. En effet, de nombreux métabolites spécialisés agissent soit comme répulsifs ou attractifs pour différents insectes. Plus généralement, cette diversité de fonctions écologiques remplies par le métabolisme spécialisé est reflétée par l’importante diversité structurelle détectée chez les lignées de plantes terrestres. En utilisant les interactions plantes-insectes comme paradigme de la fréquente multifonctionnalité des voies du métabolisme végétal, l’objectif de ce projet est de comprendre la biochimie et l’évolution d’innovations métaboliques détectées par approche métabolomique. Les modèles actuellement étudiés au sein des Solanacées comprennent la tomate et des espèces sauvages apparentées, ainsi que différentes espèces du genre Nicotiana.

Le métabolisme oxydatif des monoterpènes, des sesquiterpènes, et en particulier des monoterpènols comme le linalool et le géraniol génère un grand nombre de composés bioactifs, en particulier des iridoïdes sources d’antioxydants et de médicaments, des composés aromatiques et des molécules de défense. Nous étudions les voies métaboliques produisant ces composés, le rôle de ces derniers dans la plante et la régulation de leur production. Nos modèles sont la vigne pour l’étude des arômes, Arabidopsis thaliana et différentes astéracées pour les composés de défense, les iridoïdes et autres molécules actives.

Projets financés : ANR InteGrape, LabCom TerpFactory

Les jasmonates (JAs) constituent une classe d’hormones essentielle pour la fertilité des plantes et pour coordonner l’induction de réponses de défense à des attaques par des microbes ou insectes. Nous cherchons à comprendre quand et comment les plantes génèrent et éliminent différents JAs bioactifs pour adapter leur physiologie aux menaces environnementales. A partir de notre élucidation récente de deux voies d’inactivation enzymatique de l’hormone majeure JA-Isoleucine, médiées par des CYP94 ou des amidohydrolases, nous explorons de nouvelles étapes métaboliques affectant la signalisation dans la voie des JAs. Ces recherches visent à découvrir de nouveaux réseaux de régulation et fournissent des outils pour des applications agronomiques ou thérapeutiques. Modèles : Arabidopsis, riz.