Par exemple, l'ARN messager de psaA est assemblé à partir de trois transcrits indépendants codés séparément par le génome du chloroplaste. La maturation de l'ARN messager de psaA implique deux étapes d'épissage (en trans) qui dépendent d'au moins quatorze gènes nucléaires. Nous avons isolé les gènes de certains de ces facteurs d'épissage (Raa1, Raa2, Raa3) et montré que ces facteurs font partie de grands complexes ribonucléoprotéiques. Dans les mutants déficients dans l’épissage de psaA, nous avons observé la surexpression du précurseur de psaA-exon 1. Cette surexpression dans les mutants s’applique aussi à des gènes reporters chimériques placés sous le contrôle du promoteur et de la région 5’ non-traduite de psaA-exon1. Nous avons entrepris l’étude des mécanismes de cette régulation par rétro-inhibition (feedback négatif).

Nous étudions aussi d’autres protéines importées dans le chloroplaste et qui sont nécessaires à la maturation du mARN psaB (Mab1), à sa traduction (Tab2, Tab3) et à la traduction de psaA (Taa1) (Figure 1).

Figure 1: Dissection génétique de la biogenèse du photosystème I

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Acclimatation à la lumière de l’appareil photosynthétique.

La chaine de transport électronique photosynthétique dans les membranes thylacoïdes du chloroplaste comporte deux photosystèmes (PSII et PSI) qui travaillent en série pour produire le pouvoir réducteur (NADPH) et l’énergie (ATP) nécessaires à la fixation du CO₂. Selon la qualité et l’intensité de la lumière, une partie de l’antenne collectrice de lumière LHCII peut s’associer soit au PSII soit au PSI, ce qui assure l’équilibre de leur activité et donc un fonctionnement optimum de la chaine photosynthétique. Ce mécanisme, appelé transition d’état, permet aussi de répondre aux demandes métaboliques de la cellule en modulant le flux cyclique autour du PSI, qui permet la production d’ATP sans production de NADPH. Les transitions d’état sont régulées par des protéines kinases (Stt7 et Stl1 chez Chlamydomonas, STN7 et STN8 chez Arabidopsis) qui phosphorylent des protéines clés de l’antenne LHCII et du PSII. Nous avons récemment identifié une phosphatase spécifique, PPH1/TAP38, qui déphosphoryle les sous-unités de LHCII et contribue ainsi à la réversibilité des transitions d’état. Pour analyser les relations entre les différents mécanismes d’acclimatation à la lumière, nous développons un modèle mathématique de la chaine de transport électronique, en collaboration avec le Prof. Oliver Ebenhöh (University of Aberdeen).

Figure 2: Les transitions d’état

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Les micro-algues comme source de protéines recombinantes et de biocarburants

Dans le cadre du Programme National de Recherche PNR59 (Utilité et risques de la dissémination de plantes génétiquement modifiées), nous avons optimisé l’expression de protéines transgéniques dans le chloroplaste de Chlamydomonas. Nous avons montré que des boucles de rétro-action négatives peuvent limiter l’expression des transgènes et que les protéines recombinantes peuvent être soumises à une dégradation protéolytique.

Le but du projet FP7 Sunbiopath est l’amélioration de la conversion de l’énergie lumineuse en biomasse en utilisant les micro-algues. Dans ce contexte, nous poursuivons nos travaux sur le contrôle de l’expression des transgènes dans le chloroplaste pour en faciliter l’ingénierie métabolique.

Une description plus détaillée de ces recherches, et d'autres qui sont aussi menées dans le laboratoire du Prof. Rochaix, se trouve sur le site: http://www.molbio.unige.ch/rochaix/index.php.

Soutien financier

Enseignement

• Biologie du développement.
  
  
• Physiologie végétale.
  
  
• Biologie moléculaire de la cellule TP.
  
  
• Introduction à la recherche en biologie moléculaire végétale.
  
  
• Chapitres choisis de biologie moléculaire
  
  
• Master course in Genetics, Development and Evolution (14B017)

Publications: articles scientifiques

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