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Changements biochimiques pendant la maturation des parois. Workshop final du projet ANR Blanc StressInTrees "Approches couplées physiologique et micro-mécanique de la génération des contraintes de maturation dans le bois de tension"

Autorisation de diffusion par l'éditeur; Le puceron lanigère du peuplier. Phloeomyzus passerinii est un ravageur important des peupleraies du sud de l'Europe, du Proche-Orient et d'Afrique du Nord. Après une insertion de ses stylets, à la fois intercellulaire et intracellulaire, il se nourrit exclusivement dans le parenchyme cortical du tronc des peupliers. Durant les pullulations, ce puceron Cause des nécroses corticales étendues et un dessèchement des rameaux, pouvant conduire à la mort de l'arbre. Nous avons comparé la réaction corticale après blessure mécanique et après piqure du puceron entre deux génotypes hybrides Populus x canadensis avec des niveaux de résistance contrastés ('I214' qui est sensible et 'I45/51' qui affecte les paramètres démographiques du puceron). Chaque semaine durant un mois, nous avons réalisé des coupes histologiques autour des zones d'insertion des stylets et des blessures mécaniques pour comparer les modifications anatomiques et biochimiques des tissus de l'écorce. Les blessures mécanique ont induit des péridermes de blessures très localisés alors que l'alimentation du puceron a entraîné des réactions élendues, présentant des similarités avec un bourrelet cicatriciel, mais avec également des cellules hypertrophiées à parois minces, une localisation particulière des dépôts pariétaux de lignine et des accumulations périphériques de tanins et flavanols. Les dépôts de lignine étaient plus étendus et importants chez le génotype résistant. Notre hypothèse est que P. passerinzrii, aveC son mode destructif de pénétration des tissus de son hôte, déclenche les mécanismes de défense du peuplier, puis les manipule pour induire la formation d'une pseudogalle.

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National audience; Le bois de tension chez le peuplier est produit lorsque les tiges se trouvent, suite à une contrainte environnementale, dans une position inclinée par rapport à la verticale. Ce bois, permet le redressement des tiges et se caractérise par la présence de fibres particulières à parois très épaisses appelées fibres G. L'objectif de ce travail consiste en l'identification de facteurs de transcription impliqués dans la différenciation des fibres G du bois de tension. Parmi les 10 000 clones des banques ESTs de bois de peuplier (Populus tremula x alba) de l'INRA d'Orléans (Déjardin et al 2004), la famille LIM (37 EST) est la famille de facteurs de transcription la plus représentée. Six gènes PtaLlM (PtaLlMla, PtaLlMlb, PtaWLlMla, PtaWLlMlb, PtaWLlM2a et PtaPLIM2a) ont été identifiés et les ADNc pleine longueur correspondant à ces gènes ont été obtenus. L'analyse de la répartition de ces EST LIM dans nos banques ainsi que dans les banques populusDB (Populus tremula x tremuloides), nous montre qu'une forte proportion d'EST est issue de jeune xylème de bois tendu. PtaLlMl a est le consensus ayant le plus d'EST provenant en majorité de bois tendu et de xylème mature. Dans le génome du peuplier (Populus trichocarpa), il existe au moins 12 modèles de gène de cette famille: PtLIMla et b, PtWLIM2a et b, PtPLlM2a et b, PtWLIMla et b, PtLIM2a et b, et PtLla et b. La forte homologie de séquence entre ces 6 couples de gènes indique que les gènes PtLIM sont probablement des gènes dupliqués. Des analyses phylogénétiques nous montrent que les protéines PtPLIM2a et b appartiennent au groupe PLIM2 spécifique du pollen chez les plantes et que les protéines PtaWLIM1a et b et PtWLIM2a et b appartiennent respectivement aux groupes WLIM1 et WLIM2 exprimé de manière ubiquitaire (Eliasson et al 2000). Les protéines PtaLIM1a et b, PtL1a et b et PtLIM2a et b formeraient des groupes phylogénétiques distincts. Les résultats d'analyse d'expression par RT-PCR semi-quantitative entre les différents organes de peuplier nous montrent que les gènes PtaLIMont des profils d'expression différents. Tout d'abord, les gènes PtaLIM sont tous plus fortement exprimés dans le jeune xylème du tronc. PtaLIMl a, PtaLIMl b et Pta WLIMI b sont spécifiques des tissus vasculaires (feuilles, racines, tronc). PtaWLlM2a et PtaWLIMla sont exprimés constitutivement dans tous les organes. Et PtaPLlM2a, aussi exprimé dans le xylème, est surtout exprimé dans les étamines. Les analyses RT-PCR menées sur des échantillons de jeune xylème tendu et opposé d'un arbre incliné pendant 15 jours indiquent que l'expression de tous les gènes PtaLlM est induite dans le bois tendu. Enfin, l'induction de l'expression de ces gènes dans le bois tendu varie en fonction du niveau de différenciation du xylème. L'ensemble de ces données sera complété par western blot et immunohistolocalisation. Pour cela, nous avons à notre disposition un anticorps pouvant reconnaître les protéines PtaLIM1a, PtaLIMlb, PtaWLIM1a, et PtaWLIM1b. Et d'autre part nous utiliserons un anticorps dirigé contre la protéine recombinante 6His- PtaLIM 1 a.

National audience; La formation du bois ou xylogenèse résulte d'un processus de différenciation complexe, initié par des divisions cellulaires au niveau du cambium, une couche cellulaire méristématique présente sur toute la hauteur de l'arbre, sous l'écorce. Les nouvelles cellules formées passent ensuite par une phase d'élongation, avant de subir une maturation, caractérisée par la lignification des parois. Ce processus de différenciation se produit selon un gradient allant du cambium jusqu'au centre de la tige. Le bois est donc un tissu complexe, avec une organisation spatiale bien particulière, qui lui confère ses propriétés. Les caractéristiques anatomiques et chimiques du bois peuvent être également fortement modifiées sous l'influence de l'environnement. Par exemple, quand un arbre penche, du bois de réaction se forme en réponse à des stimuli gravitationnels et mécaniques. La variabilité et l'hétérogénéité du bois, et en conséquence ses propriétés, résultent au moins en partie de l'expression concertée d'un grand nombre de gènes. Pour accroître nos connaissances sur la formation du bois, nous avons développé un programme de séquençage d'EST sur peuplier (Expressed Sequence Tag ou Etiquette de Séquence Transcrite). Profitant du haut degré d'organisation de la tige, nous avons prélevé différentes zones du bois (zone cambiale, jeune xylème en différenciation et xylème mature) à la fois sur du bois de tension et du bois opposé pour générer quatre banques d'ADNc différentes. 10 062 EST, reflétant les gènes exprimés dans chaque zone du bois, ont été séquencées et réparties en 1337 clusters et 3595 singletons. Pour les plus gros clusters, la distribution en EST a été comparée entre les différentes banques pour identifier des gènes spécifiques ou très fortement exprimés pendant une des phases du processus de xylogenèse. Par exemple, nous avons ainsi clairement mis en évidence que les gènes exprimés entre zone cambiale et jeune xylème sont très différents, traduisant un changement profond dans le processus de développement. Neuf clusters spécifiques ou très fortement exprimés dans le bois de tension ont été détectés, correspondant à des protéines à arabinogalactanes, une saccharose synthase, une fructokinase, un facteur de transcription et une protéine de fonction Inconnue. Cette première étape d'identification se poursuit par des études globales d'expression qui permettront à terme d'identifier des clusters de gènes présentant des profils d'expression similaires, au cours d'étapes de la xylogenèse déterminantes dans la définition de propriétés du bois. Une première puce ADN a été réalisée à partir de 1500 EST sélectionnées et les premières hybridations réalisées ont montré une expression différentielle d'un groupe de protéines particulières, les AGP , entre bois tendu et bois opposé.

25 ref.;Etat et perspectives de la populiculture; National audience