Les activités de recherche du pôle DSM visent à mieux comprendre le développement des plantes à travers différentes échelles. A terme, ces recherches devraient permettre de concevoir des stratégies innovantes d'amélioration des plantes pour l'agriculture, l'industrie agro-alimentaire et les applications non alimentaires.
Question biologique
Le pôle DSM comprend 10 équipes dont les thématiques de recherche visent à élucider les mécanismes qui contrôlent le développement des plantes à différentes échelles (du génome et du noyau à la cellule, à l'organe et à la plante entière). Les processus cellulaires, tels que l'expansion, la division, la différenciation et la totipotence sont particulièrement étudiés. Les signaux impliqués dans le contrôle de ces processus sont également explorés, notamment par l'étude des régulations épigénétiques, génétiques, métaboliques et hormonales, ainsi que des contraintes mécaniques subies par les cellules et de l'état physico-chimique de la paroi cellulaire. Le rôle de ces signaux dans différents contextes développementaux et/ou sous contraintes environnementales (stress abiotiques et biotiques, interactions plante-plante) est étudié. Nous développons également des stratégies innovantes d'analyse statistique et de modélisation numérique, notamment à partir de données d'images, pour analyser certains de ces mécanismes complexes.
Modèles biologiques, outils et méthodes
Différentes espèces modèles sont utilisées pour répondre à nos questions scientifiques, tels qu'Arabidopsis thaliana, Brachypodium distachyon, Amaranthus, Capsella rubella, Camelina sativa et Solanum lycopersicum. Nous utilisons des approches classiques de génétique et de génomique fonctionnelle, complétées par des approches de biochimie, de glycochimie, de chimie analytique et de cytologie. La microscopie de fluorescence multidimensionnelle (en particulier la microscopie confocale en 2D, 3D et time-lapse) est largement utilisée dans notre pôle de recherche. De multiples approches « Omiques », telles que methylomique, oligoglycomique, RNA-seq et transcriptomique spatiale, CHIP-seq, INTACT, et les méthodes single cell sont parmi les stratégies qui sont également utilisées dans le pôle. Nous développons ou intégrons également dans nos recherches des approches originales pour l'acquisition expérimentale de données (microscopie à super-résolution, microfluidique, smart microscopy, nouveaux outils de marquage), l'analyse de données (analyse d'images automatisée, méthodes statistiques pour l'intégration de données, deep learning), jusqu'à la modélisation (réseaux de gènes, modèles d'éléments finis, modélisation basée sur l'image).
Enjeux économiques et sociétaux
Nos recherches devraient fournir les bases de stratégies innovantes en ingénierie végétal, visant à optimiser les fonctions des plantes d'intérêt pour l'agriculture et d'autres domaines, tels que la nutrition, les matériaux, les produits pharmaceutiques et les services écosystémiques. Les résultats possibles incluent l'amélioration des plantes pour l'agriculture et l'industrie alimentaire dans le cadre de la transition écologique, la modulation de l'architecture des plantes, l'amélioration des techniques de régénération et de transformation, et les applications de la biomasse pour l'énergie, la chimie et les matériaux.
Le pôle DSM comprend 10 équipes dont les thématiques de recherche visent à élucider les mécanismes qui contrôlent le développement des plantes à différentes échelles (du génome et du noyau à la cellule, à l'organe et à la plante entière). Les processus cellulaires, tels que l'expansion, la division, la différenciation et la totipotence sont particulièrement étudiés. Les signaux impliqués dans le contrôle de ces processus sont également explorés, notamment par l'étude des régulations épigénétiques, génétiques, métaboliques et hormonales, ainsi que des contraintes mécaniques subies par les cellules et de l'état physico-chimique de la paroi cellulaire. Le rôle de ces signaux dans différents contextes développementaux et/ou sous contraintes environnementales (stress abiotiques et biotiques, interactions plante-plante) est étudié. Nous développons également des stratégies innovantes d'analyse statistique et de modélisation numérique, notamment à partir de données d'images, pour analyser certains de ces mécanismes complexes.
Modèles biologiques, outils et méthodes
Différentes espèces modèles sont utilisées pour répondre à nos questions scientifiques, tels qu'Arabidopsis thaliana, Brachypodium distachyon, Amaranthus, Capsella rubella, Camelina sativa et Solanum lycopersicum. Nous utilisons des approches classiques de génétique et de génomique fonctionnelle, complétées par des approches de biochimie, de glycochimie, de chimie analytique et de cytologie. La microscopie de fluorescence multidimensionnelle (en particulier la microscopie confocale en 2D, 3D et time-lapse) est largement utilisée dans notre pôle de recherche. De multiples approches « Omiques », telles que methylomique, oligoglycomique, RNA-seq et transcriptomique spatiale, CHIP-seq, INTACT, et les méthodes single cell sont parmi les stratégies qui sont également utilisées dans le pôle. Nous développons ou intégrons également dans nos recherches des approches originales pour l'acquisition expérimentale de données (microscopie à super-résolution, microfluidique, smart microscopy, nouveaux outils de marquage), l'analyse de données (analyse d'images automatisée, méthodes statistiques pour l'intégration de données, deep learning), jusqu'à la modélisation (réseaux de gènes, modèles d'éléments finis, modélisation basée sur l'image).
Enjeux économiques et sociétaux
Nos recherches devraient fournir les bases de stratégies innovantes en ingénierie végétal, visant à optimiser les fonctions des plantes d'intérêt pour l'agriculture et d'autres domaines, tels que la nutrition, les matériaux, les produits pharmaceutiques et les services écosystémiques. Les résultats possibles incluent l'amélioration des plantes pour l'agriculture et l'industrie alimentaire dans le cadre de la transition écologique, la modulation de l'architecture des plantes, l'amélioration des techniques de régénération et de transformation, et les applications de la biomasse pour l'énergie, la chimie et les matériaux.
Responsables du pôle :
Nicolas Arnaud
Philippe Andrey
Nicolas Arnaud
Philippe Andrey