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Accueil > Départements > Biologie Cellulaire > Sébastien THOMINE : Approches Intégratives du Transport des Ions

Sébastien THOMINE : Présentation de l’équipe

Les cellules vivantes ont besoin des ions minéraux pour leur nutrition, leur régulation osmotique et pour la signalisation cellulaire. Notre équipe étudie les protéines qui transportent ces ions à travers les membranes cellulaires pour mieux comprendre leur fonctionnement, leur spécificité, leur régulation et leurs rôles physiologiques. Nous utilisons principalement les cellules végétales comme modèle d’étude et développons des projets visant à répondre à des défis sociétaux liés aux perturbations de notre environnement : aléa climatiques, sécheresse, carences nutritionnelles, pollutions salines et métalliques.

Présentation générale

Chez les organismes vivants, les ions jouent à la foi le rôle de nutriments, d’osmoticum, de molécules de signalisation mais peuvent aussi être toxiques. Par conséquent le transport des ions au travers des membranes biologiques joue un rôle fondamental dans la régulation de l’homéostasie cellulaire ainsi que dans les interactions entre cellules ou des cellules avec leur environnement. Les plantes, en tant qu’organismes sessiles, doivent faire face aux variations des facteurs environnementaux (disponibilité en nutriment, élément toxique, stress mécanique) et ceci tout au long de leur vie. Les plantes représentent donc un bon modèle pour intégrer l’étude du rôle des transporteurs du niveau de l’homéostasie cellulaire jusqu’à celui de l’interaction des plantes avec leur environnement.

Les cellules végétales présentent des spécificités pour le transport et la compartimentation des ions. La présence d’une paroi cellulaire impose notamment des contraintes mécaniques particulières à la membrane plasmique. Pour la plupart des cellules, la vacuole occupe un volume proche de 80% du volume cellulaire. Ce compartiment est essentiel pour le stockage des nutriments, la séquestration des composés toxiques et la régulation de différents paramètres cellulaires (comme le pH). Chez les cellules photosynthétiques, le chloroplaste fournit la source majeure d’énergie métabolique et utilise à ce titre une grande partie du fer disponible dans la cellule.

Notre équipe possède une expertise internationalement reconnue dans le domaine du transport des ions chez les plantes (Thomine & Barbier-Brygoo 2010, Barbier-Brygoo et al. 2011) et s’appuie sur un réseau de collaborations internationales. La spécificité de notre approche consiste à étudier les mécanismes et fonctions de familles de transporteurs pour ensuite les remettre dans le contexte de la cellule puis de l’organisme en interaction avec son environnement.

Notre équipe s’intéresse aux familles de canaux/transporteurs d’ions impliqués dans le transport d’anion, le transport de métaux, l’hyperaccumulation des métaux et dans la mécanosensibilité, en utilisant des stratégies communes pour l’étude de ses différents transporteurs. Cette approche oousa gonduit à des avancées originales sur les mécanismes de transport (Wege et al., 2010), les connexions entre la nutrition et la réponse aux stress environnementaux (Wege et al., 2014) et la découverte des bases moléculaires de la mécanosensibilité liée à l’activité de canaux mécanosensibles chez les plantes (Haswell et al., 2008).

Nous pensons qu’une caractérisation précise des systèmes de transport d’ions incluant leur sélectivité ionique, leur mécanisme de transport et leur régulation au niveau moléculaire est nécessaire pour comprendre leurs fonctions intégrées. Notre objectif premier est par conséquent d’étendre l’expertise du groupe dans le domaine de l’expression fonctionnelle des protéines membranaires et d’électrophysiologie afin de caractériser de nouveaux transporteurs et les régulations qui leur sont associées.

Notre second objectif est d’intégrer les connaissances moléculaires concernant les transporteurs dans le contexte des réseaux cellulaires. Ceci nécessite d’accéder aux paramètres qui gouvernent l’activité de transport de déterminer précisément dans quels types cellulaires et dans quelles conditions les transporteurs sont exprimés. Pour atteindre cet objectif, nous allons (i) développer des sondes permettant d’enregistrer les paramètres cellulaires tels que les concentrations ioniques, la potentiel électrique et la tension mécanique de la membrane, (ii) intégrer l’activité des transporteurs à des fonctions cellulaires et des réseaux de signalisation spécifiques.

Enfin, nous sommes convaincus que les techniques de Séquençage de Nouvelle Génération (NGS) vont considérablement accélérer l’identification de nouveaux acteurs de l’homéostasie des ions chez les plantes. Notre troisième objectif est par conséquent d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans l’homéostasie des métaux soit par des cribles génétiques chez Arabidopsis thaliana soit par la comparaison des transcriptomes entre espèces hyperaccumulatrices ou non.

Mots clés

canal, transporteur, plante, métal, mécano-perception, signalisation, homéostasie, environnement

Contact


THOMINE Sébastien [Directeur de Recherche - CNRS]
Equipe Thomine S. - Approches intégratives du Transport des Ions [Responsable]
01 69 82 46 32 Gif - Bât 21

publié le , mis à jour le