DYNANO

Partenaires

- Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
Equipes: Approche intégrative du transport des ions, Signalisation cellulaire et ubiquitination chez les plantes, Dynamique de la compartimentation cellulaire dans les cellules de plantes supérieures
- Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB)
Equipes: Paroi primaire, Contrôle spatial de la division cellulaire, Différenciation et polarité cellulaire, Modélisation et imagerie numérique
- Institut de Sciences des Plantes Paris-Saclay (IPS2)
Equipes: Les ARN non-codants: des acteurs de la plasticité développementale de la racine, Voies de signalisation du stress et protéine kinases
- Laboratoire d’hydrodynamique de l’Ecole Polytechnique (LadHyX)

Résumé du projet

A l’échelle de la cellule, la biologie des systèmes nécessite de combiner la modélisation informatique avec la mesure de paramètres cellulaires à une résolution spatiotemporelle élevée. Ces approches sont facilitées par le développement récent de « nanosenseurs » codés génétiquement permettant de suivre la dynamique de nombreux paramètres cellulaires. Le projet DYNANO s’attaque à deux obstacles freinant l'adoption de ces technologies en biologie végétale: le manque de systèmes expérimentaux adaptés pour l'observation des changements rapides des paramètres cellulaires et le besoin de méthodes d'analyse des données pour en extraire des informations quantitatives. Le projet a réuni des scientifiques des trois instituts du Labex Saclay Plant Sciences et le Laboratoire de l'Hydrodynamique de l'Ecole Polytechnique (LadHyX). DYNANO a permis de développer des puces microfluidiques pour l'analyse dynamique en parallèle de plusieurs racines et la technologie des nanosenseurs a été mise en place dans 4 équipe SPS. Les partenaires de DYNANO ont mis en place des technologies entre autres pour l'analyse du pH et des concentrations en calcium, en anions et en métaux, ainsi que pour suivre la dynamique du cytosquelette, la phosphorylation et l’ubiquitination des protéines ou mesurer les contraintes mécaniques. De plus, DYNANO a facilité le développement de méthodologies pour l'acquisition et l'analyse des données. DYNANO devrait renforcer les liens avec le secteur privé à travers le développement de nouvelles générations de puces microfluidiques et la possibilité de développer des plateformes pour le criblage de molécules actives. L'effort concerté autour de DYNANO devrait conduire à de nouvelles avancées scientifiques dans le domaine de l'imagerie des cellules végétales.

Publications :

Demes, E., Besse, L., Satiat-Jeunemaitre, B., Thomine, S., De Angeli, A. Dynamic measurement of cytosolic pH and [NO3-] uncovers the role the vacuolar transporter AtCLCa in the control of cytosolic pH. Under revision for Proc Natl Acad Science USA

Haas, K., Wightman, R., Peaucelle, A. and Höfte, H. (2020). The role of pectin phase separation in plant cell wall assembly and growth. The Cell Surface 7, 100054

Vassanti Audemar, Yannick Guerringue, Joni Frederick, Isaty Melogno, Pauline Vinet, Avin Babataheri, Valérie Legué, Sébastien Thomine, Jean-Marie Frachisse (2023) Local compression of the root in a microfluidic device triggers a calcium signal bioRxiv 2023.05.11.540308; doi: https://doi.org/10.1101/2023.05.11.540308

Voxeur, A., Habrylo, O., Guénin, S., Miart, F., Soulié, M.-C., Rihouey, C., Pau-Roblot, C., Domon, J.M., Gutierrez, L., Pelloux, J., Mouille, G., Fagard, M., Hofte, H., and Vernhettes, S. (2019). Oligogalacturonide production upon Arabidopsis thaliana-Botrytis cinerea interaction. Proc Natl Acad Science USA, 116 (39) 19743-19752

Communications dans des conferences:

Miart F, Bouchez D, Legland D, Dubreucd B, Andrey P, Höfte H and Vernhettes S. The VIP-Box. International meeting on optical biosensors 15-17/11/2018, Ghent Belgium. (talk)

Miart F, Bouchez D, Legland D, Dubreucd B, Andrey P, Höfte H and Vernhettes S. Functional in vivo imaging of pH and Ca2+ dynamics in Arabidopsis thaliana growing seedlings using biosensors and VIP-Box. MiFoBIO, 5-12/10/2018, Seignosse. (poster)

Voxeur A, Fabien M, Soulié MC, Rihouey C, Mouille G, Fagard M, Hofte H and Vernhettes S Signaling pathways to control cell wall integrity during development and plant attack. INUPRAG meeting 4-6/06/2018 in Barcelona, Spain. (talk)

Frederick J., Guerringue Y., Frachisse J-M., Thomine S. (2018) Root Mechanosensing in Microfluidic Devices

4th International Conference on Physics and Biological Systems (Gif-sur-Yvette, France) (poster)

Höfte, H (2018) The role of cell wall integrity signalling in growth regulation. Peptides and Receptors, 6th European workshop on peptide signaling in plants. Antequerra, Spain, (talk Keynote Speaker)

Hofte, H. (2018). Cell wall integrity signaling in growth control. International Conference « Plant Physiology and Biochemistry » Vienna, 9-10/7/2018. (talk invited speaker)

Hofte, H. (2018). Cell wall integrity signaling in growth control. « Norwegian Plant Biology » ,30-31 May (Bergen, Norway) (talk invited speaker)

Frederick J., Guerringue Y., Frachisse J-M., Thomine S. (2018) Root Mechanosensing in Microfluidic Devices

4th International Conference on Physics and Biological Systems (Gif-sur-Yvette, France) (poster)

Höfte, H. (2019) The role of cell wall integrity signalling in growth regulation. International Symposium on Plant Receptor Kinases and Cell Signaling, Beijing (talk invited speaker).

Höfte, H. (2019) The role of cell wall integrity signalling in growth regulation. 12e Journées du Réseau Français de la Paroi, Roscoff, (talk invited speaker)..

Frederick J., Y. Guerringue Y., Frachisse J.-M., Audemar V., Babataheri A., Thomine S. (2019) Plantuidics: a microfabrication unit to boost microfluidic applications in plants. DIM ELICIT day (Institut Pasteur, Paris, France)

Frederick J., Frachisse J-M., Guerringue Y., Babataheri A., Thomine S. (2019) A Microfluidics Study of Calcium Signaling in Root Mechanosensing. 18th International Workshop on Plant Membrane Biology, (Glasgow, UK) (poster)

Uyttewaal M, Pastuglia M, Goncalvez C, De Tauzia-Moreau ML, Belcram K, Dalmais B, Frederick J, Bouchez D (2019) Time-lapse analysis of cell division in Arabidopsis using a RootChip microfluidic device. Fourth French Microtubule Network Meeting (Rennes, France) (poster)

Vassanti Audemar, Yannick Guerringue, Joni Frederik, Isaty Melogno, Pauline Vinet, Avin Babataheri, Sébastien Thomine, Jean-Marie Frachisse (2022) Dynamics of the calcium signal elicited by mechanical stimulation of the root in the model plant Arabidopsis. Bioprobe-PhysChemCell2022, (ENS Paris-Saclay, France) (oral presentation)

Vassanti Audemar, Yannick Guerringue, Joni Frederik, Isaty Melogno, Pauline Vinet, Avin Babataheri, Sébastien Thomine, Jean-Marie Frachisse (2023) Dynamics of the calcium signal elicited by mechanical stimulation of Arabidopsis root. Plant Biology Europe (Marseille, France) (oral presentation)

Jessica Marion, Vassanti Audemar, Sébastien Thomine (2023) Regulation of intracellular free zinc concentration in Arabidopsis thaliana roots. Plant Biology Europe (Marseille, France) (poster)

Brevet

A VIP-BOX : un nouvel outil pour l’imagerie fonctionnelle automatisée et à haut débit de plantules entières poussant à la verticale DI-RV_18
UMR1318 IJPB VERSAILLES BAP INRA
VERNHETTES Samantha
PLANTINNOV

Nous avons développé la VIP-box [Imagerie verticale de la plante], une plateforme d'imagerie open source imprimable en 3D pour enregistrer simultanément les schémas de croissance intra-organe et l'expression des gènes ou la signalisation chimique sur une longue période et à haut débit. Nous validons la boîte VIP en surveillant le pH, le calcium et la signalisation hormonale cytosoliques et apoplastiques à l'aide de biocapteurs codés génétiquement et fournissons un pipeline d'analyse d'images pour intégrer à la fois les signaux de fluorescence et les schémas de croissance. Ce système peut être utilisé pour l'analyse simultanée de divers fonds génétiques et conditions environnementales. La VIP-box peut être installée sur différents supports de microscope.