Hormones, Nutriments et Développement (HoNuDe)

Nom du responsable : Benoît Lacombe
Directeur de Recherche CNRS

 

 

Mots Clés

intéraction hormones-nutriments, perception des nutriments, signalisation longue distance, biologie des systèmes, apprentissage machine

Présentation

La nutrition minérale de la plupart des organismes terrestres (bactéries, champignons, plantes) repose sur l’absorption d’ions inorganiques dans le sol. Cependant, la disponibilité de ces ions varie considérablement dans le temps et dans l’espace, ce qui rend les conditions limitantes en nutriments une règle générale plutôt que l’exception. Pour faire face à cette contrainte, les plantes ont développé un large éventail de réponses adaptatives déclenchées par des systèmes qui perçoivent la disponibilité des éléments nutritifs. La modulation de l’organogenèse post-embryonnaire en réponse à la disponibilité des nutriments est l’une des stratégies d’adaptation les plus importantes, et un déterminant majeur de l’architecture de la plante. Cette capacité d’adaptation aux conditions environnementales implique donc les principaux messagers dans l’organogenèse, les hormones.

Les nutriments azotés aussi bien minéraux tel que le nitrate ou l’ammonium que organique tel que l’urée permettent la croissance de la plante via leur apport nutritionnel, mais ils déclenchent aussi des signalisations dédiées qui modifient le statut hormonal des plantes. La modification de ce statut hormonal impacte à son tour i) la croissance des plantes en réponse à la disponibilité des nutriments mais ii) modifie également les éléments de signalisation et d’assimilation liés au nutriment. C’est une boucle de rétroaction positive qui enchevêtre les signalisations nutritionnelles et hormonales et dont les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à élucider. Notre objectif est d’identifier ces mécanismes qui vont permettent aux plantes de percevoir leur environnement minéral et d’adapter rapidement leur développement aux contraintes nutritionnelles.

Afin de comprendre les bases moléculaires de la régulation du développement par les interactions hormones-nutriments (nitrate et urée), nous développons des approches ainsi que des stratégies de recherche complémentaires : biophysique, biologie moléculaire et cellulaire, physiologie et biologie des systèmes.
Nos stratégies sont à la fois ciblées sur différents transporteurs de nitrate, d’auxine, d’acide abscissique et de cytokinines et sur différents éléments de leur signalisation respective mais peuvent être aussi sans aucun a priori sur les objets moléculaires impliqués dans les régulations d’intérêt. En effet, c’est l’intégration et la structuration de multiples données, principalement génomiques, par une approche de biologie des systèmes qui nous permet d’émettre des hypothèses nouvelles et originales sur les intrications des signalisations nutritionnelles et hormonales.
Ainsi, notre projet dans son ensemble se situe à l’interface entre biologie et modélisation pour révéler des acteurs nécessaires et suffisants pour expliquer les mécanismes d’interaction entre signaux nutritionnels et hormonaux puis prédire la réponse morphologique des plantes dans des environnements de plus en plus contraints.

Membres de l'équipe
Résultats marquants
Publications significatives

Therby-Vale R, Lacombe B, Rhee SY, Nussaume L, Rouached H (2022) Mineral nutrient signaling controls photosynthesis: focus on iron deficiency-induced chlorosis. Trends Plant Sci., (in press)

Safi A✉, Medici A, Szponarski W, Martin F, Clément-Vidal A, Marshall-Colón A, Ruffel S, Gaymard F, Rouached H, Leclercq J, Coruzzi GM, Lacombe B, Krouk G✉ (2021) GARP transcription factors repress Arabidopsis nitrogen starvation response via ROS-dependent and -independent pathways . J. Exp. Bot., 72(10):3881-3901

Fichtner F, Dissanayake IM, Lacombe B, Barbier F✉ (2021) Sugar and nitrate sensing: A multi-billion-year story. Trends Plant Sci., 26(4):352-374

Léran S*, Noguéro M*, Corratgé-Faillie C, Boursiac Y, Brachet C, Lacombe B✉ (2020) Functional characterization of the Arabidopsis abscisic acid transporters NPF4.5 and NPF4.6 in Xenopus oocytes. Front. Plant Sci., 11:144

Bouain N, Krouk G, Lacombe B, Rouached H✉ (2019) Getting to the root of plant mineral nutrition: combinatorial nutrient stresses reveal emergent properties. Trends Plant Sci., 24(6):542-552

Medici A*✉, Szponarski W*, Dangeville P, Safi A, Dissanayake IM, Saenchai C, Emanuel A, Rubio V, Lacombe B, Ruffel S, Tanurdzic M, Rouached H, Krouk G✉ (2019) Identification of molecular integrators shows that nitrogen actively controls the phosphate starvation response in plants. Plant Cell, 31(5):1171-1184


Poitout A
, Crabos A, Petřík I, Novák O, Krouk G, Lacombe B, Ruffel S✉ (2018) Responses to systemic nitrogen signaling in Arabidopsis roots involve trans-zeatin in shoots. Plant Cell, 30(6):1243-1257

Noguéro M*, Léran S*, Bouguyon E, Brachet C, Tillard P, Nacry P, Gojon A, Krouk G, Lacombe B✉ (2018) Revisiting the functional properties of NPF6.3/NRT1.1/CHL1 in xenopus oocytes. bioRxiv,

Safi A
, Medici A, Szponarski W, Marshall-Colón A, Ruffel S, Gaymard F, Coruzzi GM, Lacombe B, Krouk G✉ (2018) HRS1/HHOs GARP transcription factors and reactive oxygen species are regulators of Arabidopsis nitrogen starvation response. bioRxiv,

Anciens membres

Start-up – L’intelligence artificielle au service de la recherche en biologie

La start-up Bionomeex, créée par une équipe issue du laboratoire de Biochimie et physiologie moléculaire des plantes et de l’Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck, développe des outils d’intelligence artificielle pour les chercheurs et chercheuses en biologie, médecine et environnement. Reconstruction d’images mais aussi amélioration d’outils d’analyse statistique, ses premiers produits concernent la microscopie en super-résolution et l’analyse génétique.

Artificial Intelligence to Predict Plant gene networks and Phenotypes

Projet porté par Gabriel Krouk de l’équipe HoNuDe (Hormones, Nutriments et Développement) soutenu par l’I-Site Muse, Pôle de Recherche Agriculture-Environnement-Biodiversité

Séminaire IBIP : Ivan Baxter

12 décembre 2019 – Mind the GxE=P; elemental content in plant

Une publication de l’équipe HoNuDe classée #1 au Top5 Altmetrics pour The Plant Cell (mi mars 2019)!

Identification of molecular integrators shows that nitrogen actively controls the phosphate starvation response in plants
Anna Medici, wojciech Szponarski, Pierre Dangeville, Alaeddine Safi, Indeewari Madhubhashini Dissanayake, Chorpet Saenchai, Amélie Emanuel, Vicente Rubio, Benoît Lacombe, Sandrine Ruffel, Milos Tanurdzic, Hatem Rouached, Gabriel Krouk

IPSB2018

10-14 septembre 2018 – Première rencontre internationale de biologie des systèmes végétaux – Roscoff – Organisateurs : Gabriel Krouk (CNRS, UMR BPMP) & Pascal F. Braun (TUM, Germany)

IPMB2018

5-10 août 2018 – 12th Congress of the International Plant Molecular Biology – Montpellier – Organisateur : Benoît Lacombe

Thèse soutenue par Alaeddine Safi

27 mars 2018 – Étude des facteurs de transcription impliqués dans la signalisation de l’azote/nitrate

Thèse soutenue par Mushtak Kisko

8 mars 2018 – Etude des mécanismes physiologiques et moléculaires de la co-regulation de l’homeostasie du phosphate et celle du zinc chez les plantes

eLife 2018

Kisko M, Bouain N, Safi A, Medici A, Akkers RC, Secco D, Fouret G, Krouk G, Aarts MGM, Busch W, Rouached H✉ (2018) LPCAT1 controls phosphate homeostasis in a zinc-dependent manner. eLife, 7:e32077

Thèse soutenue par Arthur Poitout

17 novembre 2017 – Mécanismes moléculaires de la signalisation longue distance dépendante de l’interaction nitrate/cytokinine, chez Arabidopsis thaliana