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Identification des mécanismes de réponse et de tolérance des plantes aux éléments traces métalliques [Identification of Molecular Mechanisms Involved in Plant Tolerance to elements metallic tracks]
Notre recherche est centrée sur l'identification et la caractérisation des gènes responsables de la tolérance et de l'accumulation de cadmium. L'identification de ces gènes est basée sur l'étude de deux modèles végétaux hyperaccumulateurs de Cd, Noccaca caerulescens (anciennement appelée Thlaspi caerulescens) et Arabidopsis halleri, proches de l'espèce modèle en biologie moléculaire Arabidopsis thaliana, sur lesquelles plusieurs approches génétiques ont été développées au laboratoire et en collaboration. Plusieurs gènes sont en cours d'étude en particulier des transporteurs membranaires de métaux et des protéines impliquées dans la chélation. Plus récemment, un projet sur l'homéostasie du cuivre a été initié avec comme modèles les métallophytes des mines du Katanga. Les études de fonction comprennent la caractérisation de mutants (où l'expression des gènes candidats est modifiée par mutagénèse ou ingénierie génétique), la localisation des protéines identifiées, et dans certains cas, l'étude de leur affinité aux métaux. Cette recherche permet de développer des outils moléculaires qui aideront à comprendre et à réguler le flux et l'accumulation des métaux lourds dans les plantes. [Our research is centered on the identification and characterization of genes implicated in the tolerance and accumulation of cadmium. This identification is based on the study of two close relatives of Arabidopsis thaliana, the model species in plant molecular biology, (which are Thlaspi caerulescens and Arabidopsis halleri). Several genetic approaches have been designed in the laboratory or in collaboration. The study of genes encoding heavy metal transporter or heavy metal binding proteins is in progress. Functional studies include the study of mutant (where the expression of the candidate gene was silenced or enhanced by genetic engineering), tissular cellular localisation, and the study of affinity for heavy metals. This research wil provide tools to better understand and to modify tolerance and flux of metals through the plant.]

Nutrition des plantes en éléments minéraux majeurs [Nutrition of plants in major mineral elements]
Comprendre comment les plantes régulent l'absorption et le transport d'ions essentiels peut avoir des applications majeures pour l'environnementet la santé humaine. En modifiant ces facteurs, il est possible de développer des cultures qui grandissent sur sols pauvres en minéraux (diminution de l'apport d'engrais) et des produits de récolte à valeur nutritionnelle ajoutée (biofortification). Deux thèmes sont axés sur l'homéostasie du magnésium et l'impact de la disponibilité en azote sur le système racinaire dans A. thaliana. D'une part, le but recherché est de savoir comment les plantes acquièrent le Mg et régulent leur teneur interne. Des approches physiologiques et transcriptomiques globales ont permis d'identifier le transport des sucres et l'horloge circadienne comme des cibles précoces de la carence en Mg. D'autre part, les mécanismes qui gouvernent la plasticité du système racinaire en réponse aux nitrates sont étudiés (des teneurs faibles stimulent le développement des racines latérales, alors que des teneurs uniformes élevées ont un effet inhibiteur). Nous avons recours à des approches génétiques directes et à l'exploitation de la variabilité naturelle dans des populations d'Arabidopsis pour identifier des gènes qi régulent l'architecture racinaire. Pour ces deux lignes de recherche, un transfert des connaissances est envisagé vers les espèces agronomiques du genre Brassica (chou, colza, ...) [Understanding how plants regulate ion uptake and transport could have significant implications for plant nutrition and human health. For example, by modifying ion uptake and transport, it is possible to develop crops that grow efficiently on nutrient-poor soils, which will reduce the need for fertilizers, increase productivity and better nutritional value. The main research theme is centered on magnesium deficiency in two model plants: Arabidopsis thaliana and Beta vulgaris (sugar beet). The overall goal is to understand how these plants acquire, distribute and regulate their internal Mg level. In a physiological approach, mineral profile, photosynthetic activity and sugar transport are analyzed during Mg deficiency. In a molecular approach, transcriptome changes are identified in response to Mg deficiency. The transcriptional profiling allows the identification of genes involved in rapid responses to external Mg deprivation. In addition, we are identifying limiting steps in sucrose loading from source organs (his transport being often modified upon major elements deficiency). We are characterizing changes in sucrose transport activity by direct transport measurements in purified membrane vesicles, and changes in the expression of sucrose transporter genes, as well as protein abundance are examined. We also investigate the processes by which mineral nutrients, depending on their availability, can have positive and negative effects on the development and growth of roots. We make use of a forward genetic approach to identify Arabidopsis mutant plants that have lost their ability to respond to external mineral supply.]

Liste des publications (format PDF)

XIAO Qiying - Plant response to magnesium availability: root morphology adaptation and investigation of a role for the clock, 2017

ILUNGA KABEYA Francine - Adaptation des plantes aux milieux extrêmes des sols katangais: étude de deux cuprophytes, 2016

BALIARDINI Cecilia - Genetic analysis of cadmium tolerance in Arabidopsis halleri : contribution of CAX1, 2015

DE PESSEMIER Jérôme - Contribution to the study of genetic determinism involved in the root response to nitrate, 2015

GENNEN Jérôme - Characterization of CCX2, a member of the cation antiporter CaCA superfamily and its role in metal homeostasis, 2011

LEQUEUX Hélène - Contribution to the understanding of copper homeostasis mechanisms in the model plant species Arabidopsis thaliana, 2011

CHIPENG François - Etude d'une espèce tolérante au cuivre : Haumaniastrum katangense (Université de Lubumbashi), 2010

CUBAKA CABAGALE Alfred - Interaction Plantes-Bactéries sur des substrats contaminés en cuivre : cas de l'arc cuprifère du Katanga (ULB - Université de Lubumbashi), 2010

HEUDIARD Alban - Surexpression de métallothionéines dans Nicotiana plumbaginifolia: impact sur l'homéostasie et la détoxication des métaux lourds, 2007

WILLEMS Glenda - Characterization of zinc and cadmium tolerance in Arabidopsis halleri (Université de Lille), 2006

BERNARD Catherine - Identification of genes in Thlaspi caerulescens potentially involved in cadmium detoxification and transport : characterization of Tc-HMA4, 2004

VISSER Botma - Charecterization of At-RLK3, a putative receptor-like kinase from Arabidopsis thaliana (Univ. South Africa), 2004

DESGAIN Denis - Contribution to the study of the cadmium tolerance and accumulation in plants, 2003

HERMANS Christian - Physiological characterization of magnesium deficiency in plants, 2003

SUN Weining - Contribution to the study of osmotolerance in Saccharomyces cerevisiae and Arabidopsis thaliana (Universiteit Gent), 2001

MANI Sri Krishman - Contribution to the study of proline catabolism in Arabidopsis thaliana (Universiteit Gent), 2001

HUA XUE-JUN - Molecular regulation of proline accumulation during development and upon osmotic stress in Arabidopsis thaliana (Universiteit Gent), 2000

Prof. Pierre Saumitou-Laprade, Université de Lille 1 (http://cri.univ-lilleI.fr/gepv/), Laboratory of Genetic and Evolution of Plant Populations, Lille, France

Prof. Dirk Inze (http://www.psb.rug.ac.be/PAIVI/33), RUG, Department of Genetics, Gent, Belgique

Prof. Pierre Meerts (http://www.ulb.ac.be/sciences/lagev), ULB, Laboratoire de Génétique et Ecologie végétales, Bruxelles, Belgique

Prof. Stanley Lutts, Université Catholique de Louvain, Laboratoire de Cytogénétique, Louvain-la-Neuve, Belgique

Prof. Daniel Bush, Colorado State University, Biology Department, Colorado, Etats-Unis (USA)

2011 : Elue membre de l'Académie Royale des sciences, des arts et des lettres de Belgique - classe des sciences - Nathalie VERBRUGGEN

2010 : Prix Joseph Schepkens de l'Académie Royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique - Christian HERMANS

2007 : Prix UAE Solidarité humaniste

2005 : Prix Joseph Schepkens de l'Académie Royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique - Nathalie VERBRUGGEN

2005 : Prix Joseph Schepkens de l'Académie Royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique. - Nathalie VERBRUGGEN

2003 Bourse de voyage de l'Union des Anciens Etudiants (ULB) Section New-York - Christian HERMANS

2003 : Bourse de voyage de l'Union des Anciens Etudiants (ULB) - Section New York - Christian HERMANS

2000 : Premier lauréat du Prix de l'Association des Ingénieurs de Bruxelles (AIrBr) - Christian HERMANS

2000 Premier Lauréat du Prix de l'Association des Ingénieurs de Bruxelles (AIrBr) - Christian HERMANS

1999 Prix Paul Duvigneaud (Section Interfacultaire d'Agronomie - ULB) - Christian HERMANS

1999 : Prix Paul Duvigneaud (Section Interfacultaire d'Agronomie - ULB) - Christian HERMANS

Analyse de sucres

Analyse du jus xylémique

Analyse transcriptomique globale

Expression de gènes hétérologues dans les levures, Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe

Mesure d'échanges gazeux

Techniques de fluorescence chlorophyllienne (directe, modulée) et spectroscopie infrarouge

Transformation végétale - Ingénierie génétique

Transport de metabolites dans vésicules plasmamembranaires