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Fait marquant | Biologie structurale

Un quatuor pour une fleur



​Des chercheurs du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale travaillent sur les facteurs de transcription MADS qui chez les plantes lient l'ADN sous forme de complexes hétérotétramériques intervenant dans la formation des fleurs et la spécification des organes floraux.

Publié le 30 avril 2018
La croissance et le développement de tous les organismes nécessitent une régulation génique appropriée. Les protéines de liaison à l'ADN, appelées facteurs de transcription, jouent un rôle central dans ce processus en orchestrant l'activation et la répression de leurs gènes cibles de manière étroitement contrôlée. Comprendre comment les facteurs de transcription agissent au niveau moléculaire pour trouver leurs sites de liaison et déterminer si un gène est transcrit est un défi majeur en biologie.

Dans les plantes, les facteurs de transcription MADS agissent en tant que régulateurs principaux du développement des organes de la fleur. Ces facteurs forment des complexes hétérotétramériques, appelés quatuors, et chaque quatuor détermine quel type d'organe floral sera produit : sépales, pétales, étamines ou carpelles. Le facteur de transcription MADS SEPALLATA3 (SEP3) se trouve au cœur du réseau d’interaction entre les protéines : sans protéine SEP3, les quatuors floraux MADS ne se forment pas.
Dans l’étude réalisée par les chercheurs de l’équipe Biologie structurale intégrée et développement des plantes du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale, un variant d'épissage du facteur de transcription SEP3, SEP3Δtet, défectueux dans sa capacité à former des tétramères mais toujours capable de se lier à l’ADN sous forme de dimères, a été utilisé pour comprendre le rôle des quatuors MADS dans le développement des fleurs. De manière inattendue, les plantes exprimant ce variant ont été en mesure de lancer tous les programmes de développement des organes floraux. Cependant, alors que chez la fleur sauvage la production de cellules souches s’arrête une fois que tous les organes sont produits, cette production s'est poursuivie au centre du méristème floral qui exprime le variant SEP3Δtet. Ce phénomène donne lieu à un phénotype caractéristique : la croissance de fleurs à l'intérieur d'une fleur en raison de la production continue d'organes floraux. Ce phénotype est dû à l'incapacité de SEP3Δtet à activer un sous-ensemble de ses gènes cibles, responsables de l’arrêt de la production de cellules souches. Ces gènes sont situés dans des régions fermées de la chromatine, riches en nucléosomes et donc peu accessibles à la liaison des facteurs de transcription.
Ces résultats suggèrent que la formation de quatuors par les facteurs de transcription MADS produit un effet de coopérativité significatif pour augmenter l'affinité de liaison à l'ADN et n'est nécessaire que pour l'activation des gènes cibles qui sont dans un état fortement réprimé. Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur les mécanismes moléculaires sous-jacents au développement des fleurs, et suggèrent également un mécanisme général utilisé par les facteurs de transcription pour surmonter une mauvaise accessibilité de leurs sites de liaison.


Schéma montrant l'effet de la dimérisation de SEP3 (par rapport à sa tétramérisation) sur le développement des fleurs. Les dimères et les tétramères de facteurs de transcription MADS sont représentés par des ovales rouge et bleu avec leur site de liaison à l'ADN visualisé en jaune. Médaillon de gauche : la formation de tétramères est nécessaire pour produire une fleur fertile et avec un nombre fini d’organes. Médaillon de droite : l’absence de tétramérisation produit des fleurs présentant des organes floraux produits à partir du centre de la fleur, à la place d’un carpelle (l’encart montre cet organe ouvert avec des étamines,…).

Le nom MADS provient de l’acronyme formé de la première lettre des 4 membres fondateurs que sont MCM1, AGAMOUS, DEFICIENS et SRF.

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