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Physiologie Moléculaire des Semences (PMS)

Unité mixte de recherche - Université d'Angers / INH / INRA

Les travaux de recherche de l'UMR ont pour objectif d’acquérir une meilleure compréhension de la physiologie des semences au cours de la germination et de la levée, en vue d’en améliorer la qualité physiologique.

Directeur : Olivier Leprince
Directeur-adjoint : Anis Limami

Thématique générale

Les semences (graines, caryopses, akènes…) sont l'aboutissement de la reproduction sexuée des végétaux et le fondement de l'agriculture.
En effet, les semences, qui sont à l'origine de la plupart des productions agricoles, constituent la source majeure de l'alimentation humaine et animale, et la matière première de nombreuses industries de transformation.
Les semences sont également le vecteur de multiplication et dissémination de l’espèce. A ce titre, la germination et la levée représentent des étapes clés de l’installation du peuplement du végétal. La qualité physiologique des semences doit donc être irréprochable. Il existe une panoplie de process industriels améliorant les différents composants de la qualité des semences. Cependant, ils restent empiriques et leur mise au point est laborieuse parce que les semenciers ne disposent pas de données scientifiques suffisantes cernant les facteurs agronomiques, physiologiques, biochimiques et moléculaires influençant les potentialités des semences.
Dans l’optique d’une agriculture raisonnée multipliant des semences de haute qualité, il serait souhaitable de se doter d’outils de prédiction à la fois pour les programmes de sélection, la production et les techniques d’implantation.

L’objectif de nos recherches est d’acquérir une meilleure compréhension de la physiologie des semences au cours de la germination et de la levée, en vue d’en améliorer la qualité physiologique.
Nous étudions des mécanismes cellulaires et moléculaires liés d’une part à la croissance et à la régulation du métabolisme au cours de la germination et levée et d’autre part à la tolérance au stress (acquisition de la tolérance à la dessiccation, basses températures, hypoxie).

Les thématiques développées concernent le métabolisme des acides aminés, la respiration et le fonctionnement mitochondrial, la régulation redox par les thiorédoxines h, et l’étude des mécanismes moléculaires de signalisation et de protection liés à la tolérance à la dessiccation.
Des approches globales de protéomique et de transcriptomique sont déployées de façon à identifier des gènes d’intérêt et appréhender la dynamique d’expression du génome dans nos modèles d’étude.
Des approches de génétique inverse et de biochimie structurale et fonctionnelle sont déployées pour élucider la fonction des protéines identifiées par les différents criblages. Afin de mieux décrire les processus liées à la levée, des approches de génétique (QTL, reverse) sont couplées à un volet d’écophysiologie et de modélisation dynamique de la germination / levée. Les espèces travaillées au laboratoire sont essentiellement des légumineuses comme le pois (Pisum sativum) et la légumineuse modèle Medicago truncatula, ainsi que la plante modèle Arabidopsis thaliana.

Organisation - Fonctionnement

L'UMR créée au 1er janvier 2000 est une UMR tripartite (Université, INH, INRA) comportant du personnel salarié de l'ARES (Anjou Recherche Semences). L'UMR est implantée sur deux sites (ARES et UFR Sciences) distants de 400 m. L'UMR, dont la direction est assurée par Olivier Leprince (PR Agrocampus Ouest), assisté par A. Limami (DU Adjoint) est organisée en 3 équipes de recherche :

Tolérance au stress (J. Buitink)
Mobilisation des réserves (A. Limami)
Ecophysiologie, diversité génétique et modélisation de la germination et de la levée (C. Dürr)

Afficher l'organigramme de l'UMR Physiologie Moléculaire des Semences

Partenariats

L'UMR est fortement impliquée dans le contrat État-Région Semences avec des relations étroites avec des partenaires locaux (SNES, FNAMS, ESA, Vilmorin) dans le cadre du projet PHYSIOSEM. Partenaire de Ouest Genopole, le laboratoire développe plusieurs projets au sein des plate-formes de transcriptomique (GPO Nantes) et de protéomique (GPO Rennes). L'UMR participe à plusieurs programmes de recherche en partenariat et dispose d'un important réseau de collaborations académiques.

PROGRAMMES NATIONAUX ET INTERNATIONAUX

PAI Van Gogh (Pays-Bas), Biophysics of LEA proteins
Toxicologie Nucléaire Environnementale (CEA / INSERM / CNRS / INRA / MR)
PI-FP6, New Strategies to Improve Grain Legumes for Food and Feed
Programme France / Berkeley, Seed thoredoxin targets

PRINCIPALES COLLABORATIONS ACADEMIQUES INTERNATIONALES

Wageningen University (F. Hoekstra) / Biophysics of LEA proteins
Berkeley University (B. Buchanan) / Seed thioredoxins
Lausanne University (P. Goloubinoff) / Molecular chaperones
Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Irkustk (I. Stupnikova) / Cold stress tolerance

Formation - Valorisation

Du fait de sa forte proportion d'enseignant-chercheurs, l'UMR PMS est activement engagée dans de nombreuses formations au niveau licence et master (Université d'Angers, INH, Rennes Agrocampus, Université de Nantes). Membre de l'école doctorale d'Angers, l'UMR accueille en permanence plusieurs thésards.