Seminaire IJPB / SPS Pr Bernard Carroll

Délivrer des séquences d'acides nucléiques et de protéines dans des plantes intactes via des nanoparticules présente un fort potentiel pour modifier les voies métaboliques et conférer des caractères d’intérêt aux cultures. Nous avons montré que des nanoparticules de type feuillets de double hydroxyde lamellaire (LDH), d’un diamètre inférieur à 50 nm et enrobées de lysozyme, sont activement absorbées par les extrémités racinaires, les poils absorbants et les jonctions de racines latérales par endocytose. Elles se déplacent ensuite dans la plante via des cycles répétés de trafic membranaire actif et de diffusion apoplastique à travers la matrice pariétale (Yong et al., 2025). Le revêtement en lysozyme améliore l’absorption des nanoparticules en relâchant la paroi cellulaire des plantes, et en stimulant l’expression des gènes liés à l’endocytose et au trafic membranaire (Yong et al., 2025). Ces nanoparticules enrobées de lysozyme ont permis de délivrer efficacement de l’ARNm synthétique, d’ARN double brin, de petits ARN interférents et d’ADN plasmidique jusqu’à 15 kb dans les racines de tabac. Des acides nucléiques fonctionnels ont également été délivrés dans les feuilles, les cals, les fleurs et le pollen en développement chez des espèces dicotylédones et monocotylédones (Yong et al., 2025).

Dans nos recherches actuelles, nous avons utilisé des nanoparticules LDH enrobées de lysozyme et d’autres protéines pour délivrer des gènes codant des ARNm contenant des motifs d’ARN mobiles, notamment des structures de type ARN de transfert (TLS) et la région variable courte (SVR) du gène chaperon HSC70.1 d’arabidopsis. Ces motifs TLS et SVR mobiles ont démontré leur capacité à conférer une mobilité greffable à des ARNm endogènes chez arabidopsis (Zhang et al., 2016 ; Yang et al., 2023). De façon remarquable, la livraison par nanoparticules enrobées de protéines de gènes portant ces motifs d’ARN mobiles dans les racines a permis l’expression systémique de la protéine codée dans les parties aériennes pendant au moins une semaine après traitement racinaire. Nous avons également identifié une protéine de revêtement des nanoparticules plus performante que le lysozyme. Les nanoparticules enrobées de cette protéine montrent une meilleure efficacité pour délivrer du matériel génétique et d’expression exogène chez les plantes. Pris dans leur ensemble, nos résultats indiquent que délivrer des gènes via des nanoparticules LDH enrobées de protéines délivrant des gènes codant des ARNm mobiles, pourrait permettre une modification de traits d’intérêt chez des plantes intactes, sans recours au génie génétique, aussi bien chez des plantes modèles que des espèces cultivées.

Yong J et al. Nature Plants 2025, 11:131.
Zhang W et al. Plant Cell 2016, 28:1237.
Yang L et al. New Phytol 2023 237:2404.

Séminaire en anglais

Bernard Carroll, School of Chemistry and Molecular Biosciences, The University of Queensland, Brisbane, Australia

Invitation : Hervé Vaucheret, équipe "Epigénétique et petits ARNs" epiARN


En relation avec une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal.