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Maître de Conférences Équipe de recherche :  INCCA Courriel :  jacques.trouverie@unicaen.fr Tél. : +33(0)2 31 56 51 66 Localisation : CAMPUS 1, Bât. J3, Porte IR 052 Adresse : Université de Caen, CS 14032 Esplanade de la paix, 14032 CAEN CEDEX 5.

Activités :

Ce projet de recherche, développé dans le cadre de l'équipe INCCA de l'UMR 950 EVA, consiste à se doter d’un ensemble d’outils méthodologiques permettant d'évaluer l'impact de différents paramètres trophiques sur l'assimilation du soufre et de définir ainsi des indicateurs pertinents (transporteurs, enzymes, métabolites) de l’allocation et de l'assimilation du soufre, deux composantes majeures de l'efficience d'utilisation du soufre (SUE).

 1- Mécanismes d’allocation du sulfate:

Parmi les déterminants de la SUE, les transporteurs de sulfate sont certainement les principaux acteurs. Il est donc nécessaire d'en étudier la régulation et les implications dans différents processus physiologiques. Les transporteurs de sulfate peuvent être classés en cinq groupes fonctionnels et en six familles phylogénétiques (Parmar et al. 2007; Buchner et al., 2004; Abrol & Ahmad 2003). Les transporteurs du groupe 1 sont principalement racinaires, et interviennent dans l'assimilation du sulfate du sol et sa redistribution des organes sources vers les organes puits. Les transporteurs du groupe 2, racinaires et foliaires, interviennent dans le chargement du phloème et du xylème. Les transporteurs de sulfate du groupe 3 se retrouvent principalement au niveau des feuilles âgées, et également un peu dans les racines. Les transporteurs des groupes 4 et 5 sont tonoplastiques et présents aussi bien au niveau des feuilles que des racines (Kataoka et al., 2004). Le rôle de ces transporteurs au niveau de l'absorption racinaire est relativement bien établi mais leur implication dans les mouvements de sulfate au sein de la plante et notamment lors de processus de remobilisation est moins évidente.

L'implication de transporteurs de chaque groupe dans les processus de remobilisation du soufre face à une carence soufrée sera donc étudiée en priorité. Dors et déjà, dans le cadre de M1 et M2, une culture associant déficience en S et marquage isotopique à permis un suivi de flux de ³⁴S et de l'expression de plusieurs transporteurs dans de nombreux tissus et stades de développement. Ces résultats préliminaires montrent qu'il y a étroite relation entre le niveau d'expression des transporteurs BnSULTR4;1, 4;2 et 2;2 avec les flux de S dans la plante. Afin d'affiner cette approche, la localisation tissulaire des transporteurs par hybridation in-situ et/ou RT-Q-PCR in situ a été engagée dans le cadre de stages de M1 et sera poursuivie afin de quantifier et localiser l'expression de chaque forme de transporteurs. Cette partie se fera en appui sur les compétences en microscopie confocale de la plate forme CMABIO. In fine, si un transporteur particulier semble jouer un rôle majeur dans les processus de remobilisation du soufre face à la carence, il pourra être envisagé de produire des mutants de ce transporteur chez le colza (approche tilling en collaboration avec la société Aelred dans le cadre du projet KBBE) et d'en mesurer les conséquences sur les flux de sulfate foliaire (relation avec les expériences de marquage ³⁴S et le travail d’intégration/modélisation de Sophie Brunel-Muguet) et donc à terme d'évaluer les impacts sur la SUE.

Par ailleurs, le niveau d’accumulation de sulfate dans la graine et les transporteurs de sulfate sont des facteurs clef du rendement et de la qualité de la graine (Zuber 2009). Ces hypothèses seront vérifiées dans le cadre d'un projet ANR Jeunes Chercheurs (SULFOSEED ; dépôt prévu fin 2010) auquel sera adossée une thèse (demande d’allocation soumise au concours de l’école doctorale EdNBise en Avril 2010) afin de déterminer l’impact d’une fertilisation variable en S sur la qualité grainière et la vigueur germinative.

 2- Déterminants de l’assimilation du S:

Comme suggéré par plusieurs travaux réalisés chez des Brassicacées (Hawkesford 2000 ; Nikiforova et al., 2005, 2006), les activités enzymatiques clefs du métabolisme du soufre constituent également des facteurs déterminants de la SUE au même titre que les transporteurs de sulfate. Ces activités enzymatiques seront donc examinées avec la plus grande attention.

Inspiré de la publication de Jost et al. (2005), les gènes codants pour les enzymes clefs de l'assimilation du soufre, dans un premier temps en amont de la synthèse de la cystéine (ATP sulfurylase, APS réductase, SérineAcétyl transférase…) seront identifiés et leur expression face à la carence en soufre sera évaluée. Le développement d'outils biochimiques permettant de quantifier ces activités enzymatiques clefs sera envisagé en parallèle.

La teneur en métabolites liés à ces activités enzymatiques sera entreprise à l'aide des compétences déjà en place au sein du laboratoire (HPLC), de nouveaux outils biochimiques, et du développement de la FT-ICR-MS avec le MPI de Potsdam dans le cadre d'un projet KBBE. Par la suite, en s’appuyant sur le développement d’une future plate forme métabolome au laboratoire, le dosage d'une palette beaucoup plus vaste de métabolites pourrait être envisagé ce qui pourrait amener à terme à élargir la liste des enzymes clefs à étudier.

 3- Régulations des mécanismes d’allocation et assimilation du S et interactions S/N:

Au niveau de la plante entière, l'absorption du sulfate par les racines et sa redistribution dans la plante sont probablement contrôlés en grande partie par la demande en soufre de la plante (Anderson et Fitzgerald 2001) mais aussi par la disponibilité en azote minéral (Schnug et al. 1993 ; Fismes et al. 2000) et par de nombreux facteurs environnementaux (lumière, H20…) ou facteurs hormonaux (MeJA, ABA, SA…) (Kopriva 2006). En relation avec Sophie Brunel-Muguet récemment recrutée et qui pourrait hiérarchiser l'impact de ces facteurs sur la SUE, la palette d’outils méthodologiques précédemment décrit pour caractériser l'assimilation du soufre et son allocation pourra être utilisé pour tester l'impact de ces facteurs tant au niveau moléculaire que physiologique.

Finalement, cette approche basée sur le métabolisme du soufre pourra être étendue au métabolisme azoté. Il est ainsi envisageable d'élargir le panel des enzymes testées à des enzymes clefs du métabolisme azoté tels que la NR ou la GS par exemple ou a des enzymes "carrefour" du métabolisme azoté, soufré voire carboné.

Ces approches seront synergiques des approches protéomiques réalisées au sein de l’équipe N et plus largement « omics » dans le cadre de projets nationaux (ANR) et internationaux (KBBE).

 4) Activités contractuelles :

-2012: Projet de recherche SERAPIS

-2010: ANR Blanc AURAGE : Is Autophagy Controlling Nitrogen and Carbon Management in response to nitrogen shortage ?  Ce projet, coordonné par C. Masclaux (UNAP, Versailles), sera redéposé en 2011.

-2010 : Plant-KBBE BIOBRASSICA: Novel biotechnology approach to improve nitrogen and sulphur use efficiency of Brassica napus for sustainable oil production Ce projet, coordonné par S. Noguès (Dpt. de biologie Végétale, Univ. de Barcelone), est en cours d'évaluation.

-2010 : ANR Jeune Chercheur SULFOSEED: Ce projet que je coordonnerai visera à déterminer l’impact d’une fertilisation variable en S et l'implication des transporteurs de sulfate sur les processus déterminants la qualité grainière et la vigueur germinative. Il sera déposé fin 2010.

Dernières publications :

1: Virlouvet L, Jacquemot MP, Gerentes D, Corti H, Bouton S, Gilard F, Valot B, Trouverie J, Tcherkez G, Falque M, Damerval C, Rogowsky P, Perez P, Noctor G, Zivy M, Coursol S. The ZmASR1 protein influences branched-chain amino acid biosynthesis and maintains kernel yield in maize under water-limited conditions. Plant Physiol. 2011 Oct;157(2):917-36.

 2: Lefebvre V, Fortabat MN, Ducamp A, North HM, Maia-Grondard A, Trouverie J, Boursiac Y, Mouille G, Durand-Tardif M. ESKIMO1 disruption in Arabidopsis alters vascular tissue and impairs water transport. PLoS One. 2011 Feb 1;6(2):e16645.

 3: Bouchabke-Coussa O, Quashie ML, Seoane-Redondo J, Fortabat MN, Gery C, Yu A, Linderme D, Trouverie J, Granier F, Téoulé E, Durand-Tardif M. ESKIMO1 is a key gene involved in water economy as well as cold acclimation and salt tolerance. BMC Plant Biol. 2008 Dec 7;8:125.

 4: Bouizgarne B, El-Maarouf-Bouteau H, Frankart C, Reboutier D, Madiona K, Pennarun AM, Monestiez M, Trouverie J, Amiar Z, Briand J, Brault M, Rona JP, Ouhdouch Y, El Hadrami I, Bouteau F. Early physiological responses of Arabidopsis thaliana cells to fusaric acid: toxic and signalling effects. New Phytol. 2006;169(1):209-18.

 5: Trouverie J, Vidal G, Zhang Z, Sirichandra C, Madiona K, Amiar Z, Prioul JL, Jeannette E, Rona JP, Brault M. Anion channel activation and proton pumping inhibition involved in the plasma membrane depolarization induced by ABA in Arabidopsis thaliana suspension cells are both ROS dependent. Plant Cell Physiol. 2008 Oct;49(10):1495-507.

Autres publications :

• UMR-EVA
• Pubmed