Dissertations / Theses on the topic 'Paroi cellulaire végétale – Génétique moléculaire'

La paroi végétale est composée de polymères complexes de nature protéique, phénolique et polysaccharidique. Ces derniers se répartissent en trois catégories, les celluloses, les hémicelluloses et les pectines. Les homogalacturonanes (HG), composant majeurs des pectines, peuvent être déméthylestérifiés par des enzymes pariétales, les pectine méthylestérases (PMEs, E. C. 3. 1. 1. 11), qui constituent, chez Arabidopsis thaliana une famille multigénique de 66 membres. Au cours de cette étude, nous avons analysé de manière quantitative et qualitative les modifications des composés polysaccharidiques pariétaux au cours du développement de la silique chez Arabidopsis. La maturation de la silique se caractérise notamment par une diminution du degré de méthylestérification des HG et une augmentation de l’activité PME, ce qui nous a conduit à quantifier par RT-qPCR l’expression des 66 gènes codant ces enzymes putatives lors de ce processus de développement. Ceci a permis de mettre en évidence cinq groupes d'expression, et d'isoler plusieurs gènes présentant un profil intéressant sur lesquels la localisation tissulaire de l’expression a été réalisée grâce à des constructions entre leur promoteur et le gène codant la β-glucuronidase. Parmi ceux–ci, le gène At5g47500 est exprimé dans le méristème apical caulinaire et coexprimé dans de nombreux tissus avec le gène At5g20740 codant un inhibiteur de PME putatif. Une approche du rôle de AT5G47500 dans le fonctionnement du méristème a été menée, permettant de montrer que cette protéine joue effectivement un rôle dans le contrôle du degré de méthylestérification des pectines de celui-ci. La modification de la structure pariétale pourrait participer à l'émergence des primordia<br>Plant cell wall is a complex network which consists of phenolic, proteic and polysaccharadic compounds. The latter comprises notably cellulose, hemicelluloses and pectins. Homogalacturonans, which are one of the main pectic compounds, can be demethylesterified by cell wall bases enzymes, pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11), a multigenic family of 66 members in Arabidopsis thaliana. In this study, we have quantitatively and qualitatively analysed the cell wall polysaccharides composition during silique development in Arabidopsis. The decrease in the degree of methylesterification of homogalacturonan and the increase of total PME activity during silique maturation has lead us to investigate the variation in the expression of the 66 PMEs genes, using RT-qPCR, during this developmental process. Our results showed that PME gene expression can be clustered into five groups, and allowed some gene of interest to be chosen for further analysis. For several candidates, the precise tissue localization was realised using promoter::GUS fusions. This showed that one PME gene, At5g47500, is expressed in the shoot apical meristem and is coexpressed in many tissues with the At5g20740 gene, which encodes a putative PME inhibitor. A functional genomic approach showed that the function of AT5G47500 might be related to the fine tuning of the degree of methylesterification in meristematic tissues, which could play a role in the changes in cell wall structure leading to primordia emergence

La paroi primaire des cellules végétales est composée majoritairement de polysaccharides, notamment de microfibrilles de cellulose et d'hémicelluloses maintenues dans une matrice de pectines (Cosgrove, 2001). Parmi ces dernières, les homogalacturonanes (HG) qui sont les plus abondants peuvent être modifiés par des enzymes pariétales à l'origine de changements de structure de la paroi (Yadav et al. , 2009). Les gènes codant certaines de ces enzymes sont exprimés dans la graine d'Arabidopsis thaliana, suggérant un rôle de celles-ci dans le développement de la graine. L'étude de mutants d'insertion obtenus pour certains de ces gènes a mis en évidence un rôle de la pectine méthylestérase 58 (PME58) dans la structuration du mucilage. Le mucilage est une matrice riche en pectines produite par les cellules épidermiques du tégument de la graine et libérée lors de leur imbibition. Notre étude a montré que la PME58 est impliquée dans la déméthylestérification des HG présents dans le mucilage, dont la majorité provient probablement de la fragmentation des parois primaires des cellules épidermiques lors de l'extrusion du mucilage. L'étude des mutants pme58 par des approches analytiques et par immunodétection a montré que la PME58 est impliquée dans la régulation de la structuration et de la cohésion du mucilage, via la modulation des interactions entre les composants pectiques et cellulosiques

Afin d'identifier des marqueurs moléculaires de la réponse au stress et des gènes impliqués dans la synthèse de la paroi cellulaire chez l'algue brune Laminaria digitata, 1985 EST issus de protoplastes (cellules isolées et stressées) ont été générées. Un quart de ces EST mannuronane-C5-épimérases (ManC5), seraient impliquées dans la synthèse de la paroi. La production de protoplastes entraînant la libération d'oligoguluronates et mimant ainsi l'attaque par un pathogène, la technique d'hybridation soustractive sur des sporophytes élicités a permis d'identifier des gènes plus spécifiques au stress (heat shock proteins, glutathion S-transférases) ou à la défense (thiorédoxine péroxydases, 6-phosphogluconate déshydrogénase, glucose 6-phosphate déshydrogénase). De plus, nous avons mesuré des variations d'expression pour quatre ManC5 par PCR quantitative chez les protoplastes et des sporophytes élicités.

La formation du xylème est un exemple de différentiation terminale unique chez les végétaux supérieurs qui met en jeu des processus fondamentaux tels que la division cellulaire, l'élongation, la formation d'une paroi secondaire lignifiée et la mort cellulaire programmée. Les propriétés physicochimiques des parois secondaires lignifiées du xylème conditionnent par ailleurs les propriétés du bois chez les arbres forestiers. Malgré l'importance que revêt la xylogenèse tant au plan fondamental qu'au plan appliqué, nos connaissances des mécanismes moléculaires qui sous-tendent ce processus sont encore très fragmentaires. Ces travaux de thèse se situent dans ce contexte et visaient à identifier chez l'Eucalyptus, première espèce de reboisement industriel dans le monde, des gènes potentiellement impliqués dans le contrôle génétique de la qualité du bois. Dans un premier temps, nous avons développé une approche de génomique fonctionnelle afin de sélectionner les gènes préférentiellement ou spécifiquement exprimés dans le xylème en différentiation. Dans ce but, nous avons combiné la construction d'une banque soustractive normalisée (SSH) de xylème et l'utilisation de macroarrays ce qui nous a conduits à identifier 224 EST indépendantes (ou unigènes), dont 81% présentaient une expression spécifique ou préférentielle dans le xylème. Parmi les gènes dont la fonction a pu être identifiée par recherche d'homologie dans les banques de biomolécules, près d'un tiers est associé à des mécanismes de signalisation et de biogenèse de la paroi. Ceci souligne l'importance dans la xylogenèse de l'intégration de signaux de mettre en évidence des gènes non encore identifiés. Exogènes et endogènes et de l'activation subséquente des gènes intervenant dans la biosynthèse et le remaniement de la paroi. Une forte proportion d'unigènes (44%) ne présentent pas d'homologie dans les bases de données, suggérant que l'approche développée a permis. . .

Les pucerons sont des insectes phloémophages qui insèrent leur pièce buccale (stylets) au sein des parois afin d'atteindre les tubes criblés et de se nourrir de sève élaborée. Durant la progression des stylets dans l'apoplasme, un sondage est effectué par de brèves piqûres dans la plupart des cellules rencontrées. Les réponses de la plante aux dommages engendrés par une infestation aphidienne apparaissent qualitativement et quantitativement différentes des réponses à d'autres stress biotiques. Le puceron accepte plus ou moins la plante selon le niveau de résistance mis en place et selon sa capacité à se nourrir sur une gamme de plante-hôtes plus ou moins large. L'étude de leur comportement trophique via la technique de l'électropénétrographie montre qu'un puceron polyphage (Myzus persicae) semble plus adapté à Arabidopsis thaliana (famille des Brassicaceae) qu'un oligophage spécialiste de cette famille (Brevicoryne brassicae), ce dernier étant capable de discriminer des variations entre écotypes naturels. Ces variations concernent notamment la teneur en métabolites secondaires pouvant être répulsifs voire toxiques, mais aussi la structure de la paroi végétale. Parmi les gènes associés à ces modifications structurales et aux réponses de défense de la plante à un stress aphidien, quelques pectines méthylestérases (PME, E. C. 3. 1. 1. 11) sont induites durant les interactions plante-puceron. Les PME appartiennent à une famille multigénique (66 isoformes chez Arabidopsis thaliana) et contrôlent le degré de méthylestérification (DM) du principal domaine pectique : l'homogalacturonane (HG), un homopolymère constitués d'un enchaînement linéaire d'acides galacturoniques liés en α-(1-4). Le contrôle du DM des HG détermine les propriétés rhéologiques de la paroi (élasticité) et régule l'accessibilité d'enzymes dégradant les HG (polygalacturonases PG, pectate lyases) pouvant changer la porosité pariétale et produire des oligogalacturonides, éliciteurs endogènes de défense. L'activité des PME est donc susceptible d'influencer à la fois les réponses de défense de la plante et le comportement trophique du puceron. En utilisant une approche multidisciplinaire, nous avons démontré qu'une infestation par le puceron du pêcher (M. Persicae) modifie différemment selon l'écotype sauvage d'A. Thaliana (WS ou Col) la structure et la composition en sucres de la paroi, l'activité d'enzymes modifiant les HG (PME, PG) mais aussi l'expression de certains gènes de défense. Le rôle de deux pectines méthylestérases (PME17 et PME3) et d'un inhibiteur de PME (PMEI4) dans l'interaction A. Thaliana / M. Persicae a été mis en évidence en utilisant cette diversité d'approches. Des lignées mutantes ou surexpresseur présentent des effets totalement opposés sur le comportement trophique du puceron (électropénétrographie pendant 8 h) mais n'affectent pas sa physiologie (paramètres démographiques pendant 3 semaines). Ces effets sont corrélés à d'importantes variations en terme de structure pariétale et d'expression de gènes de défense, démontrant un effet pléïotropique propre à chacune des PME, mais aussi du PMEI4. Ces travaux soulignent les rôles potentiels de la paroi végétale et des PMEs dans la résistance contre les pucerons et apportent un nouvel éclairage sur la compréhension des mécanismes de défense de la plante<br>Aphids are phloem-feeding insects that generally insert their mouthpart (stylets) through the plant cell wall layers to reach the sieve elements and uptake phloem sap. During stylets progression in the apoplasm, most cells are briefly punctured intracellularly for probing. Plant defense responses to an aphid infestation appear to be quantitatively and qualitatively different from responses to other biotic stresses. Plant acceptance by an aphid depends on the level of plant resistance established and on its ability to feed on a more or less restricted range of plants. The study of their feeding behavior, monitored using the electropenetrography technique, showed that a polyphagous aphid (Myzus persicae) might be more adapted to Arabidopsis thaliana (Brassicaceae family) than an oligophagous aphid specialist of this family (Brevicoryne brassicae), this latter being able to discriminate variations between natural ecotypes. These variations concern in particular the content of secondary metabolites that could be toxic or repellent, but also the structure of the plant cell wall. Among the genes associated with cell wall modifications, some encoding pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11) are induced during plant-aphid interactions. PMEs belong to a large multigenic family (66 isoforms in A. Thaliana) and control the degree of methylesterification (DM) of the main pectic domain: the homogalacturonan (HG), an unbranched polymer of α-(1-4) linked D-galacturonic acid residues. The control of the DM of HGs determines the rheological properties of the cell wall (elasticity) and controls the accessibility of HG-degrading enzymes (polygalacturonases PGs and pectate lyases) able to change cell wall porosity and produce oligogalacturonides, endogenous defense inducers. PME activity is therefore likely to influence both the plant defense responses and the aphid probing behavior. Using a multidisciplinary approach, we demonstrated that an aphid infestation (M. Persicae) differently modifies cell wall structure and sugars composition of A. Thaliana Col and WS ecotypes, activities of HG-modifying enzymes (PMEs and PGs), as well as the expression of some defense genes. The role of two pectin methylesterases (PME17 and PME3) and an inhibitor of PME (PMEI4) in A. Thaliana - Myzus persicae interactions has been demonstrated using this wide range of approaches. Mutant and overexpression lines inversely affect the aphid trophic behavior (electropenetrography during 8 h) but don't affect its physiology (demographic parameters during 21 days). These effects are correlated with significant changes in term of cell wall structure and defense gene expression, underlining a pleiotropic effect specific to each PME and also of PMEI4. This work highlights the potential roles of plant cell wall and PMEs in the plant resistance against aphids and sheds new light on understanding the mechanisms of plant defense

Le bois est devenu le matériau de choix pour de nombreuses industries. La mobilité moléculaire du bois ainsi que celle de ses trois principaux polymères constitutifs, la cellulose, l'hémicellulose et la lignine, ont été étudiées. La stabilité thermique et la structure physique des matériaux ont été respectivement déterminées par Analyse Thermo Gravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Parallèlement, les cinétiques de relaxation macromoléculaire ont été mesurées par Spectroscopie Diélectrique Dynamique (SDD) et Courant Thermo Stimulé (CTS). La combinaison de ces deux dernières techniques a permis d'étudier la mobilité moléculaire locale et délocalisée sur une large gamme de fréquence. L'influence des liaisons hydrogène et du taux d'hydratation sur la mobilité moléculaire a été mise en évidence. L'analyse effectuée sur le bois génétiquement modifié apporte des informations sur l'évolution des interactions inter chaînes<br>The wood has become a popular material for several industries. The wood molecular mobility and the one of three principal constitutive polymers, cellulose, hemicellulose and lignin were studied. Thermal stability and physical structure of materials were respectively obtained by Thermo Gravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). In parallel, macromolecular relaxation dynamics were measured by Dynamic Dielectric Spectroscopy (DDS) and Thermo Stimulated Currents (TSC). The combination of two last methods let us study the localised and delocalised molecular mobility on the extended frequency scale. The influence of the hydrogen bonds and the hydration rate on the molecular mobility was also pointed out. The analysis realised on genetically modified wood brought us the information on the inter chain interactions evolution

Chez les plantes, la paroi primaire est composée d'un réseau de cellulose et d'hémicellulose dans une matrice pectique et protéique. Les homogalacturonanes (HG), composants majeurs des pectines, peuvent être déméthylestérifiés par des enzymes pariétales, les pectines méthylestérases (PME, EC 3. 1. 1. 11), qui constituent chez Arabidopsis une famille multigénique de 66 membres. Elles jouent un rôle très important dans le remodelage de la paroi. Le but de l'étude était de caractériser la fonction de deux gènes PME, PME36 et PME3 qui ont des expressions bien distinctes ; PME36 est exprimé pendant la maturation de la silique, la graine mature et les premiers stades de germination tandis que le gène PME3 est exprimé de manière ubiquitaire dans les tissus vasculaires. Nous avons montré qu'une diminution de l'activité PME totale chez le mutant pme3 entraîne une augmentation du DM et du nombre de RA sur l'hypocotyle [1]. D'autre part, dans le mutant pme36, l'activité PME totale augmente jusqu'à 48H de germination à l'obscurité entraînant une baisse du DM des pectines et du nombre de RA dans ce mutant. Ceci confirme une corrélation positive entre DM et rhizogenèse adventive. Ces résultats mettent en lumière également l'existence d'un mécanisme de surcompensation en l'absence de la protéine PME36 dans les hypocotyles de pme36. Nous avons mis en évidence que ce système de surcompensation implique une régulation transcriptionnelle des gènes PME surexprimés dans l'hypocotyle de pme36. De plus, en regardant les niveaux d'hormones et l'expression des gènes impliqués dans les voies de signalisation hormonale contrôlant la rhizogenèse adventive, nous avons montré une forte altération dans l'homéostasie des hormones dans les hypocotyles de pme36. L'ensemble des résultats indique que la rhizogenèse adventive et l'élongation de l'hypocotyle sont contrôlés par un réseau de régulation impliquant la signalisation hormonale et l'activité PME, modulé par un mécanisme de compensation déclenché par des variations de DM des pectines<br>In plants, the primary cell wall consists of a network of cellulose microfibrils and xyloglucan cross-links embedded in a complex pectic and protein matrix. Homogalacturonans, which are one of the main pectic compounds, can be demethylesterified by cell wall bases enzymes, pectin methylesterases (PME, EC 3. 1. 1. 11), a multigenic family of 66 members in Arabidopsis. Thus, PMEs are likely to play major roles in pectin remodelling in muro. Our work aims at characterizing the function of two genes coding pectin methylesterase that was shown to be expressed during seed maturation and in the early stages of germination for PME36 gene while PME3 gene is expressed ubiquitously in the vascular tissues. We showed that the decreased PME activity in Arabidopsis pme3 mutant led to increase the degree of methylesterification (DM) of pectins as well as the adventitious root formation in hypocotyl [1]. Unexpectedly, 48 hours after germination, PME activity in dark-grown hypocotyls of pme36 was higher than in the wild-type. This led to a decrease in the DM of pectins and in the number of adventitious roots in the mutant. While confirming the positive correlation between DM of pectins and adventitious rooting, these results highlight the existence of a mechanism overcompensating the absence of the PME36 protein in pme36 hypocotyls. We found that this compensatory mechanism involved transcriptional regulation, i. E. Other PME genes being overexpressed in pme36 hypocotyl. In addition, looking at hormone content and assessing the expression of genes involved in the hormone signaling pathways shown to control adventitious rooting, we found a strong alteration in hormone homeostasis in pme36 hypocotyls. Taken together these results suggest that adventitious rooting and hypocotyl elongation are controlled by a regulatory network involving crosstalk between hormone signaling and PME activity, which is modulated through a compensatory mechanism triggered by variations in DM of pectins

Le maïs fourrage est considéré comme la plante de stock incontournable pour l'alimentation des ruminants. Sa valeur alimentaire est essentiellement liée à la digestibilité des constituants de la paroi cellulaire. La teneur et la structure des lignines, ainsi que les relations entre la lignine et les autres constituants pariétaux sont les principales composantes influençant la digestibilité des parois des fourrages. A ce jour, seuls les gènes impliqués dans la voie de biosynthèse des lignines ont été identifiés et étudiés, mais leurs variations ne sont pas suffisantes pour expliquer les différences de digestibilité observées entre lignées. L'objectif de mon travail de thèse est d'identifier et d'étudier de nouveaux gènes candidats impliqués dans les variations de digestibilité des parois du maïs fourrage. La démarche utilisée repose sur une approche transcriptomique. Une puce à ADN, spécifique de la paroi du maïs, a été conçue à partir de séquences Zinnia, issues d'une banque SSH "paroi", et de recherche bioinformatique de gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi. Une base de données "Maize Cell Wall Database" a été créée afin de regrouper les séquences et les analyses bio-informatiques effectuées. 683 Gene Specific Tags correspondant aux 3'UTR des gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi ont été amplifiés et déposés sur notre "Maize Cell Wall Macroarray". Cette puce a été hybridée avec des ADNc radiomarqués provenant de différents tissus de maïs récoltés à différents stades de développement afin de mettre en évidence la dynamique d'expression des gènes pariétaux au cours du développement. La puce "paroi" a aussi été hybridée avec des ADNc provenant i) des mutants brown midrib, qui diffèrent par leur contenu en lignine et leur digestibilité, et ii) de lignées de maïs se distinguant par des digestibilités de parois différentes. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intégration de la lignification dans un ensemble de régulations bien au delà des simples gènes du "lignin pathway". La puce "paroi" nous a permis de commencer à visualiser des co-régulations transcriptionnelles des gènes de composants pariétaux et de mettre en évidence l'empreinte transcriptionnelle d'une bonne digestibilité. Grâce aux résultats obtenus au cours de ce travail, avec la mise en évidence d'un ensemble original de gènes impliqués dans la biogenèse des parois, il sera possible de comprendre les bases des différences de digestibilité observées entre lignées<br>Forage maize serves as a basis of ruminant nutrition. Forage feeding value is essentially related to digestibility of cell wall components. Lignin content and structure, and relations between lignin and other cell wall components are the main characteristics influencing forage cell wall digestibility. To date, only few genes involved in the lignin biosynthesis pathway have been identified and characterised, but their variations in expression are not sufficient to explain differences in digestibility between lines. The aim of my PhD is to identify and to study new candidate genes implicated in variations of cell wall digestibility of forage maize. The strategy used is based on a transcriptomic approach. A maize cell wall specific cDNA macroarray was constructed with maize homologs to Zinnia sequences, derived from a secondary cell wall SSH library, and a bioinformatic search of genes involved in cell wall formation. A "Maize Cell Wall Database" was constructed in order to centralize sequences and results from in depth bioinformatic analyses. 683 Gene Specific Tags, derived from 3'UTR of each gene involved in cell wall formation, were amplified and spotted on our "Maize Cell Wall Macroarray". This chip was hybridized with radiolabelled cDNA coming from different tissues of maize collected at various stages of development in order to highlight the dynamics of expression of parietal genes during the development. The cell wall macroarray was also hybridized with radiolabelled cDNA coming from i) brown midrib mutants, which differ by their lignin content and digestibility, and ii) maize lines previously characterized by different cell wall digestibilities. Results obtained highlight integration of lignification in a whole pattern of regulation far beyond genes of the "lignin pathway". The cell wall macroarray enabled us to start visualizing transcriptional co-regulations in genes of cell wall components and highlighting a transcriptional print of a good digestibility. Thanks to the results obtained during my PhD, with the description of an original set of genes implied in cell wall biogenesis, it will be possible to uderstand the bases of digestibility differences observed between maize lines

Les pectines méthylestérases (PME, EC. 3. 1. 1. 11) sont des enzymes pariétales qui catalysent la déméthylestérification des pectines. Chez les plantes supérieures, les PME existent sous de nombreuses isoformes et sont impliquées dans divers processus de développement. Trois gènes (Lupme5, Lupme3 et Lupme1) codant des PME ont été isolés de l’hypocotyle de lin (Linum usitatissimum). Au cours de ce travail, nous avons purifié une isoforme très basique (B2 pI 9. 5), qui se trouve sous une forme mature (35 kDa) au sein de la paroi. Nous nous sommes intéressés aussi à l’expression du gène codant cette isoforme (LuPME5). Pour mieux comprendre ses rôles possibles dans l’hypocotyle, nous avons comparé l’expression de Lupme5 avec celle des deux autres gènes dans les différentes zones d’élongation et de maturation de l’hypocotyle de plantules âgées de 4, 6 et 10 jours à l’aide de la RCT-PCR semi-quantitative. Cette technique nous a permis de montrer que Lupme5 est le gène le plus exprimé, mais aussi qu’il a un profil d’expression qui pourrait être lié à la rigidification de la paroi après élongation. Une construction contenant une séquence partielle de ce gène (comprenant la partie N-terminale, spécifique de LuPME5), insérée en orientation antisens, sous le contrôle du promoteur CaMV 35S, a été transférée dans le lin. Parmi les cals transgéniques antisens obtenus, certains ont présenté une baisse de l’expression de l’ARNm de Lupme5 et de l’activité PME et de la quantité de protéine révélée par Western blot. Une légère augmentation dans le pourcentage de méthylestérification de la paroi a été observée chez ces cals transgéniques, indiquant une certaine efficacité de la construction antisens<br>Pectin methylesterases (PME, EC. 3. 1. 1. 11) are enzymes that demethoxylate pectins in the cell wall. Numerous PME isoforms exist in higher plants; these isoforms are known to play different roles in various developmental processes. Three genes (Lupme5, Lupme3 and Lupme1) encoding PME were isolated from flax (Linum usitatissimum) hypocotyls. We purified the mature LuPME5 isoform which was found to have a very basic isoelectric point (pI 9. 5) and a molecular mass of 35 kDa. In order to understand the possible roles of this isoform in the hypocotyls, we first performed a semi-quantitative RT-PCR in order to compare the expression levels of Lupme5 with Lupme3 and Lupme1. The expression of these genes was essayed in the different elongation and maturation zones of the hypocotyls of 4, 6 and 10 days old plants. The result showed that Lupme5 is the most expressed gene and that its expression profile could be correlated with the cell wall stiffening after elongation. A construct, containing a partial specific sequence of Lupme5 (in the antisense orientation) was introduced into flax genome. The antisense transformants displayed reduction in the levels of Lupme5 mRNA expression, crude PME activity and protein content. A slight increase in the degree of methylesterification of the cell wall was observed in the antisense constructs, indicating the functional efficiency of these constructs

Les effets de l’acclimatation au froid sur le métabolisme pariétale du pois ont été étudiés grâce à une approche intégrative sur deux génotypes de pois, un tolérant au gel (Champagne) et un sensible au gel (Térèse). Les plantes ont été mises en culture en conditions contrôlées et les stipules de plantes ayant subi une acclimatation au froid (CA) ou non (NA) ont été récoltées à différents temps de prélèvements. La composition en sucres neutres non cellulosiques de la paroi, la teneur en acides uroniques et leur degré de méthylestérification (DM) ont été analysés par l’utilisation combinée de plusieurs approches dont l’analyse en chromatographie en phase gazeuse, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et l’immunolocalisation d’épitopes pectiques grâce à l’utilisation d’anticorps spécifiques. Les modifications d’expression de transcrits liés aux enzymes de la paroi ont été étudiés grâce à une analyse microarray et les activités des enzymes de remaniement des pectines ont été déterminées. Le froid induirait une expression différentielle de transcrits codant différentes enzymes et protéines pariétales. Ceci aurait des conséquences sur la composition de la paroi avec des variations distinctes de la teneur en résidus arabinose, xylose et galactose chez Champagne et Térèse. L’acclimatation au froid entraînerait une augmentation du DM, observée également par un marquage plus fort par l’anticorps JIM7 chez Champagne par rapport à Térèse. Notre étude montre que, chez les tissus végétatifs du pois, des modifications spécifiques de la composition en sucres neutres et du DM conduiraient à des modifications dans la solubilisation des pectines et donc des changements d’interactions entre les polymères pariétaux. Cela induirait une augmentation de la rigidité pariétale lors de l’acclimatation au froid et lors d’un gel. Ce travail ouvre la voie pour utiliser dans des études de génétique quantitative, les déterminants pariétaux permettant de discriminer les génotypes au niveau de leur tolérance au gel contrastée<br>The effects of cold acclimation on pea cell wall metabolism were investigated, using an integrated approach, on one frost-tolerant genotype (Champagne, C) and one frostsensitive genotype (Terese, T). Plants were grown under controlled conditions and stipules of cold (CA) - and non-cold-acclimated (NA) plants were harvested at different time points. Cell wall non cellulosic neutral sugar composition, uronic acid content and their degree of methylesterification (DM) were determined using combined approaches including Gas Chromatography (GC), Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR) and immunolocalization of pectic epitopes using specific antibodies. The changes in transcript levels of cell wall-related enzymes were investigated using microarrays and the activities of pectin remodeling enzymes were determined. Cold induced differential expression of transcripts encoding cell wall proteins/enzymes. It had consequences on cell wall composition, with opposite changes in the content of arabinose, xylose and galactose residues in Champagne and Terese. Cold acclimation induced an increase in the DM, notably observed by a greater JIM7 labeling in Champagne compared to Terese. Our study demonstrate that, in vegetative tissue of pea, specific changes in neutral sugars and DM is likely to lead to changes in pectin solubilisation, in polymers interactions and an increase in cell wall rigidity during cold acclimation is observed. Our work paves the way for using, in quantitative genetics studies, cell wall determinants as criteria for discriminating between genotypes with contrasting cold tolerance behaviour

Angiosperme dicotylédone de la famille des linacées, le lin (Linum usitatissimum) est la principale plante à fibres cultivée en France. L'intérêt industriel de cette plante repose sur la longueur et les propriétés exceptionnelles (finesse, résistances aux tensions et à l'usure) de ses fibres cellulosiques périphloémiennes. Ces dernières, localisées dans la tige, sont regroupées en faisceaux de quelques dizaines d'unités fortement associées entre elles et aux tissus environnant. De ce fait, leur exploitation requièrent une succession d'étapes biologiques (rouissage), mécaniques et chimiques (teillage et filage) afin d'obtenir leur dissociation et ceci au détriment de leurs propriétés intrinsèques. La présence de composés phénoliques limiterait l'efficacité de ces procédés agro-industriels en favorisant la cohésion intercellulaire de ces fibres. La caractérisation quantitative et qualitative de ces composés s'avère un prérequis à l'optimisation de la production et de l'utilisation des fibres de lin. A maturité ces fibres possèdent une structure pariétale caractéristique, leur paroi secondaire, constituée de l'extérieur vers le lumen, d'une S1, d'une importante S2 et d'une S3, représentent plus de 90 % de leur section transversale. Une approche microscopique basée sur la mise en œuvre de méthodes (immuno-)cytochimiques a permis de révéler la présence de lignine au niveau des zones mitoyennes et dans la paroi secondaire des cellules fibreuses. Des lignines condensées de type gai͏̈acyle ont été détectées au niveau de la lamelle moyenne, des jonctions tricellulaires et dans S1<br>En outre, des lignines de type gai͏̈acyle-syTingyleont été identifiées en moindre quantité dans l'ensemble de la paroi secondaire. La quantification de ces lignines révèle une hypolignification marquée dans les fibres par rapport au bois. La caractérisation des lignines inscrustant les faisceaux fibreux du lin par thioacidolyse puis par oxydation alcaline par le nitrobenzène suggère la présence d'une lignine de type H-G-S possédant un très faible ratio S/G associé à un fort degré de condensation. Ces particularités des lignines des fibres de lin semblent s'accentuer au cours de leur maturation s'effectuant pendant quelques semaines après la floraison des plantes. La caféoyl-coenzyme A 3-O-Methyltransferase, CCoAOMT, est une enzyme clé de la voie de biosynthèse des lignines contrôlant leur synthèse et leur composition. Son étude a mis en évidence une corrélation positive entre i. L'expression du gène, ii. La présence de la protéine et iii. Son activité enzymatique, suggérant une régulation transcriptionnelle de cette enzyme. Par ailleurs, l'activité de cette enzyme et l'expression de ses gènes coi͏̈ncident avec les variations spatio-temporelles du dépôt des lignines dans les tiges. La production d'nne CCoAOMT recombinante a permis de tester in vitro la spécificité de substrat de cette enzyme. Ces analyses ont révélé l'implcation de la CCoAOMT dans la synthèse des unités gai͏̈acyles et syringyles proposannt ainsi une nouvelle voie dans la biosynthèse des monolignols

La paroi cellulaire des végétaux supérieurs est une structure complexe jouant de nombreux rôles au cours du développement ainsi qu'en réponse aux stress. Les protéines pariétales sont notamment importantes au cours de l'élongation cellulaire. Des hypocotyles étiolés d'Arabidopsis thaliana ont été choisi comme modèle d'élongation cellulaire parce qu'ils subissent une élongation polarisée et rapide en l'absence de division cellulaire. Deux stades de développement ont été comparés grâce à des analyses protéomique et transcriptomique : pendant leur élongation vs après la fin de leur croissance. Pour rendre l'analyse protéomique efficace, une nouvelle méthode de purification de parois et une stratégie de séparation des protéines pariétales ont été établies. Les protéines ont été identifiées par cartographie peptidique massique en utilisant la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF. Cette étude a permis d'identifier 137 protéines parmi lesquelles 51 n'avaient pas été identifiées auparavant. Plusieurs familles de protéines connues pour être impliquées dans l'elongation cellulaire ou son arrêt ont été trouvées par l'une ou l'autre approche (XTH, PG, expansines, peroxydases, laccases). De nouvelles protéines candidates pour jouer des rôles dans l'élongation cellulaire ont été identifiées, telles des protéases, des protéines liées au métabolisme des lipides ou des protéines de fonction inconnue. La comparaison des résultats de protéomique et de transcriptomique ne montre pas de cohérence systématique, suggérant l'existence de mécanismes de régulation post-transcriptionnels des gènes codant les protéines pariétales.

L’auxine est une hormone fondamentale dans le développement et la physiologie de la plante. L’obtention des plantes conditionnelles pour ABP1 a permis la mise en évidence de son importance dans la signalisation de l’auxine. Ainsi ABP1 agirait d’une part sur l’endocytose de vésicules à clathrine au niveau de la membrane plasmique et d’autre part sur la stabilité des Aux/IAAs. Ce dernier résultat suggère qu’une voie de signalisation en aval d’ABP1 permet de modifier l’homéostasie de la voie de régulation transcriptionnelle de l’auxine, la voie SCFTIR/AFBs.Mon travail de thèse a consisté à caractériser les plantes inactivées pour ABP1 lors de la croissance à l’obscurité dans la plante modèle Arabidopsis thaliana. Mon étude montre qu’ABP1 contrôle l’expansion cellulaire en jouant sur la plasticité pariétale. J’ai ainsi pu mettre en évidence une modification de la proportion de formes fucosylées des chaînes latérales des xyloglucanes, le principal hémicellulose de la paroi primaire chez Arabidopsis. Cette modification de la fucosylation des xyloglucanes requiert des changements d’expressions géniques médiés ce qui conforte l’existence d’une voie de signalisation reliant ABP1 à la voie SCFTIR/AFBs.En parallèle, j’ai mené une approche génétique de recherche de suppresseurs du phénotype lié à l’inactivation d’ABP1 à l’obscurité. Parmi les dix lignées validées, j’ai d’ores et déjà identifié le gène DCL3 comme étant impliqué dans la suppression du phénotype ss12k et mis en évidence l’implication de la voie d’extinction de gènes par l’intermédiaire de petits ARNs non codant (voie RdDM) dans le contrôle de l’expansion cellulaire<br>Auxin is a key hormone concerning the control of plant physiology and the impact on plant development. Conditional plants for ABP1 allowed the post embryonic studies and have contributed to demonstrate the involvement of ABP1 in a broad range of cellular and developmental responses including the clathrin-dependent endocytosis and the regulation of Aux/IAAs homeostasis. These datas revealed that an ABP1-dependent pathway is acting on transcriptional regulation by modulating the SCFTIR/AFBs signaling pathway. I took advantage of the phenotype of dark grown seedlings to study cell expansion in ABP1 loss of function background. ABP1 knockdown induced modifications of fucosylated form of xyloglucan side chains that are the main hemicellulose in Arabidopsis primary cell wall. All data converge to show that this effect results from alterations of expression of cell wall related genes via the modulation of the SCFTIR/AFBs pathway. In parallel, I used a suppressor approach to discover new signaling components downstream of ABP1. Characterisation of one of the suppressor leads to the identification of a loss of function allele of DCL3. This data demonstrates the involvement of the RNA directed DNA methylation pathway downstream of ABP1

La paroi de Saccharomyces cerevisiae est une structure complexe composée de polymères de résidus de glucose (b-glucanes), de mannose (mannanes) et de N-acétylglucosamine (chitine). Pour étudier le mécanisme de compensation induit en réponse à une mutation pariétale, nous avons analysé cinq mutants affectés différemment dans la structure pariétale. Ce travail a dans un premier temps mis en évidence le rôle majeur du gène GFA1, codant pour une glutamine fructose-6P-amidotransférase, dans l'activation de la synthèse de la chitine induite en réponse aux mutations pariétales. Dans un second temps, nous avons analysé le mécanisme de compensation pariétale grâce à l'utilisation de filtres à haute densité. Cette approche a permis la caractérisation de la signature transcriptionnelle du mécanisme de compensation et l'identification d'un nouveau motif de régulation potentiellement fonctionnel : WCE (pour Wall Consensus Element). Enfin, l'analyse des promoteurs des gènes impliqués dans le mécanisme de compensation pariétale suggère que ce mécanisme soit gouverné par deux systèmes de régulation : la voie de maintien de l'intégrité cellulaire et la voie de réponse générale aux stress<br>Saccharomyces cerevisiae cells are surrounded by a cell wall, which consists of a complex structure essentially composed of polymers of glucose units (b-glucans), of mannose units (mannans) and of N-acetylglucosamine units (chitin). In order to investigate on the cell wall rescue mechanism induced in response to cell wall mutations, we studied five mutants affected in different pathways of the cell wall metabolism. First, this work demonstrated the key role played by the gene GFA1, which encodes a glutamine fructose-6P-amidotransferase, in the activation of the chitin biosynthesis pathway in response to cell wall mutation. Secondly, we investigated the cell wall rescue mechanism using high density filters arrays. This approach led to the characterisation of the cell wall compensatory transcriptional signature and to the identification of a novel regulatory motif named WCE (for Wall Consensus Element). Moreover, promoter analysis of the genes implicated in the cell wall compensatory mechanism clarified the two regulatory pathways underlying this mechanism : the cell wall integrity pathway and the general stress response pathway

De nombreux processus liés à la régulation de la lignification dans les parois secondaires chez les plantes sont maintenant relativement bien connus. Toutefois, le rôle de la glycosylation des monolignols et de leurs précurseurs reste encore à établir dans cette voie de biosynthèse complexe. Les fibres primaires de lin (Linum usitatissimum) sont caractérisées par la présence d'une paroi secondaire épaisse contenant très peu de lignines contrairement aux cellules voisines du xylème dans la tige. Cette différence de composition s'accompagne également d'une accumulation de molécules apparentées aux lignines majoritairement présentes sous forme glycosylées dans les fibres. Le contexte général de ce travail était donc de rechercher une éventuelle influence entre la glycosylation des précurseurs et les quantités de lignines elles mêmes. Dans un premier temps nous avons caractérisé l'ensemble de la voie de biosynthèse des monolignols chez le lin en reconstituant les familles multigéniques à l'aide de la séquence de son génome puis notamment établi leurs profils d'expression. Dans un deuxième temps, la même démarche a été effectuée dans le but de d'identifier toutes les UDP GlycosylTransférases (UGTs) formant l'UGTome du lin. Parmi celles-ci, cinq orthologues d'UGTs d'Arabidopsis capables de glycosyler ces métabolites secondaires ont été caractérisés. Enfin, pour mieux comprendre la relation entre la glycosylation des monolignols et la lignification, un triple mutant ugt72e1-2-3 d’Arabidopsis a été obtenu et a montré non seulement que la glycosylation influençait la lignification mais a aussi permis de mieux cerner le rôle probable de ces UGTs chez les plantes<br>Many processes related to the regulation of plant secondary cell wall lignification are now relatively well known. However, the role of glycosylation of monolignols and their precursors within this complex biosynthetic pathway still remains to be established. Primary flax (Linum usitatissimum) fibers are characterized by the presence of a thick secondary cell wall containing very low amounts of lignins in contrast to the neighboring cells of the xylem in the stem. This difference in composition is also accompanied by an accumulation of molecules related to lignins, predominantly present in glycosylated forms within the fibers. The general context of this work was therefore to check if any relation between the glycosylation of the precursors and the amounts of lignins themselves exists. We first characterized the entire biosynthetic pathway of monolignols in flax by reconstituting the multigenic families using the sequence of its genome and then, among other approaches, established their expression profiles. In a second step, the same procedure was performed to identify all of the UDP GlycosylTransferases (UGTs) forming the UGTome of flax. Among these, five enzymes orthologous to Arabidopsis UGTs, which were able to glycosylate these secondary metabolites, were characterized. Finally, to gain more knowledge on the possible link between monolignol glycosylation and lignification, a triple Arabidopsis mutant ugt72e1- 2-3 was obtained and showed that not only such link exists, but that UGTs play specific roles in plants

Certaines plantes comme le jute, la ramie et le lin contiennent de longues cellules fibres caractérisées par la présence d’une épaisse paroi secondaire riche en cellulose et pauvre en lignine. Peu de choses sont connues concernant la biosynthèse de leur paroi, particulièrement en ce qui concerne les mécanismes qui contrôlent la lignification. Pour améliorer nos connaissances sur ces mécanismes chez le lin, deux approches de génomique fonctionnelle ont été développées. La première approche repose sur la technique de VIGS (Virus-Induced Gene Silencing). Le protocole d’infection a été optimisé en utilisant le gène contrôle PDS (Phytoene desaturase). Cette approche a ensuite été appliquée pour caractériser fonctionnellement les gènes de cellulose synthases A. La seconde approche concerne la création d’une population de mutants EMS et le développement d’une stratégie de TILLinG (Targeted Induced Local Lesions in Genomes). Le criblage Li-Cor de deux gènes (C3H et CAD) impliqués dans la biosynthèse des monolignols a permis d’identifier respectivement 79 et 76 familles de mutants pour chaque gène. Les calculs indiquent que la population présente un taux de mutation 1/41 Kb. Un criblage cytologique de la population de mutants a ensuite permis d’identifier une sous-population (lbf) présentant des fibres lignifiées. Une caractérisation approfondie des mutants lbf1 indique que le contenu en lignine des fibres est augmenté de 350% et associé à d’importantes modifications dans le pool d’oligolignols. Les analyses transcriptomiques suggèrent que l’augmentation de la lignification est associée à une régulation positive de l’expression de peroxydases impliquées dans la lignification<br>Certain plants such as jute, ramie and flax contain elongated fiber cells (bast fibers) characterized by the presence of a thick cellulose-rich secondary cell wall containing low amounts of lignin. Little is known about cell wall biosynthesis in bast fibers and especially about the mechanisms controlling lignification. To improve our understanding of cell wall formation in the fiber model plant flax, we developed two functional genomics approaches. The first approach is based on the VIGS (Virus-induced gene silencing) procedure. We firstly optimized the infection protocol for flax using the PDS (Phytoene desaturase) control gene. We then used our protocol to functionally characterize cellulose synthase A genes. The second approach concerned the characterization of a flax EMS mutant population and the development of a TILLinG (Targeted Induced Local Lesions in Genomes) strategy. Li-Cor based screening of two genes (C3H and CAD) involved in monolignol biosynthesis allowed us to identify respectively, 79 and 76 mutant families for each gene. Calculation indicated that our population has a mutation rate of 1/41 Kb. Subsequently we used a high throughput cytological screening of our mutant to identify a sub-population showing lignified bast fibers (lbf population). In-depth characterization of the flax lbf1 mutant indicate that bast fiber lignin content increased by 350% and was associated with important modifications in the oligolignol pool. Whole genome transcriptomics suggested that increased lignification was related to an important up-regulation in lignin-associated peroxidase gene expression

Le lin (Linum usitatissimum L.) est cultivé pour ses fibres riches en cellulose utilisées dans l’industrie textile et pour l’élaboration des matériaux composites. La « qualité » des fibres dépend, en partie, de la structure de la paroi cellulaire et nous avons donc essayé de mieux comprendre les différents facteurs pouvant impacter sur la composition des parois cellulaires chez le lin. Dans un premier temps nous avons validé un nouvel support de microarray de type Nimblegen en passant d’un système à base d’oligonucléotides courts (25-mer) à une version avec oligonucléotides longs (60-mer) pour des analyses de transcriptomique. Ensuite une étude protéomique sur plusieurs organes végétatifs nous a permis d’identifier 1242 protéines non-redondantes dont 410 sont associées au métabolisme pariétal. En parallèle nous avons démontrés la présence des hémicellulose de type xyloglucane dans les parois des fibres de lin et mis en évidence une importante paralogie de la famille IIIA des XTHs (xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase) potentiellement impliqué dans la formation/structuration de la paroi des fibres de lin. Puis, une comparaison transcriptomique et protéomique entre différentes variétés de lin (fibre printemps, fibre hiver, huile hiver) cultivées au champ sur 2 années consécutives a permis d’identifier 659 gènes différentiellement exprimés (DEGs) au niveau variétale, et 1571 DEGs au niveau environnemental. Un nombre non-négligeable de ces gènes est impliqué dans le métabolisme pariétal permettant ainsi de fournir les premiers indices expliquant le lien entre variété et qualité. Cette dernière étude a également souligné l’importance potentielle de la protéine XTH dans le métabolisme pariétal du lin. Le rôle de l’environnement sur le métabolisme pariétale était explorée d’avantage dans une étude visant à disséquer l’impact d’un stress hydrique sur les transcriptomes de 3 organes végétatifs (tige, feuille, racine). Les analyses préliminaires ont identifié un nombre important de DEGs impliqués dans la biosynthèse et le remodelage de plusieurs polymères pariétaux<br>Flax (Linum usitatissimum L.) is grown for its cellulose-rich bast fibers used in the textile industry and for reinforcing composite materials. Fiber “quality” depends partly on the structure of the cell wall and we have therefore tried to obtain a better understanding of the different factors that can influence the structure of flax cell walls. We firstly confirmed the use of a new Nimblegen microarray changing from a system based on short (25-mer) oligonucleotides to a system based on long oligonucleotides (60 mers). A proteomics approach was then used and allowed us to identify 1,242 non-redundant proteins of which 410 could be related to cell wall metabolism. In parallel we demonstrated the presence of xyloglucan hemicelluloses in flax fiber cell walls and identified an important paralogy in the IIIA XTH (xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase) family potentially implicated in the formation/structuration of the flax fiber cell wall. Then a transcriptomic and proteomic comparison between different field-grown flax varieties (spring fiber, winter fiber, winter oil) over 2 consecutive years allowed us to identify 659 differentially-expressed genes (DEGs) at the variety level, and 1,571 genes at the environmental level. A non-negligible number of these genes is involved in cell wall metabolism thereby providing some initial clues allowing a link to be made between variety and quality. This study also underlined the potential importance of the XTH protein in flax cell wall metabolism. The role of the environment on cell wall metabolism was further explored in a study aiming to dissect the impact of drought stress on the transcriptomes of 3 vegetative organs (stem, leaf, root). Preliminary analyses identified an important number of DEGs involved in the biosynthesis and remodeling of several cell wall polymers

Le lin est une plante annuelle cultivée pour ses fibres longues et ses graines oléagineuses. Les fibres sont traditionnellement employées dans l’industrie textile et, depuis peu, incorporées dans des agro-matériaux. Les fibres longues sont situées dans la tige entre l’écorce et le bois, en périphérie du phloème. Les cellules fibreuses sont essentiellement composées de parois secondaires dans lesquelles la teneur en lignine est faible (2% à 4%). C’est pourquoi, elles sont qualifiées d’« hypolignifiées ». En effet, une paroi secondaire « classique » est généralement composée de 40 à 50% de cellulose et de 20 à 30% de lignine. Ainsi, nous suggérons l'existence d'une régulation particulière lors de la mise en place de cette paroi. On ne retrouve ce type de paroi secondaire que dans de très rares cas chez les végétaux comme dans d'autres fibres phloémiennes présentes par exemple chez le chanvre, mais aussi dans les couches G du bois de tension. Le lin est donc un bon modèle d’étude pour la compréhension de la régulation de la lignification des parois secondaires. Mes travaux visent ainsi à améliorer nos connaissances sur les mécanismes cellulaires et moléculaires permettant de mettre en place une telle paroi. Les raisons pour lesquelles ces fibres contiennent de faibles quantités de lignine demeurent complètement inconnues. Différentes pistes peuvent être explorées et parmi celles-ci, l'existence de phénomènes de régulations géniques spécifiques à ces types cellulaires. Les travaux réalisés dans le cadre de ma thèse s'inscrivent dans l'hypothèse de l'existence d'une régulation transcriptionnelle à ce niveau<br>Flax is an annual species cultivated for its fibers and seed oil. Flax bast fibers are traditionally used in textiles and since more recently, they are integrated in composite materials used in automobile and construction industries. These fibers are located between the epidermis and the secondary xylem. Their cell walls contain unusually low amounts of lignin (2 %) compared to more classical secondary cell walls (between 20 and 30 %). So we suggest the existence of a special regulatory control of lignification within these fibers. The same types of cell walls also exist in other bast fibers such as in hemp but also in the G-layer of tension wood. Flax is a suitable model to gain knowledge on the lignification process. The reason why the bast fibers are hypolignified is completely unknown and may be due to a regulatory control at the gene transcription level

Les fibres élémentaires dépectinisées de lin mature (linum usitatissimum L. ) renferment, en association forte avec les dépôts secondaires de cellulose, des polymères incrustants variés. Ces polymères pourraient avoir une influence notable sur les propriétés mécaniques, et notamment sur la résistance aux tensions, de ces fibres. De nombreux polymères incrustant les parois secondaires des fibres élémentaires dépectinisées de lin ont ete caractérisés, après extraction chimique ou enzymatique. Le composé majoritaire est un long (1→4)-galactane. Ce polymère pourrait constituer les ramifications latérales de rhamnogalacturonanes de type I. Outre les polysaccharides, des protéines ont aussi été identifiées. L'une de ces protéines appartient au groupe des protéines riches en leucine, les deux autres appartenant au groupe des protéines pariétales de structure, et plus particulièrement aux protéines riches en glycine et aux arabinogalactane-protéines. Le rôle possible de chacun de ces incrustants dans les fibres élémentaires de lin est abordé. La possibilité d'une interaction entre les arabinogalactane-protéines et les (1→4)-galactanes a été mise en évidence. Les modalités de cette interaction sont discutées.

Chez les mammifères, l'infection par l'adénovirus conduit à l'activation de la transcription de certains éléments SINE Alu. Il s'agit d'un mécanisme conservé car il est observé avec d'autres familles de virus. Adénovirus code pour une protéine, E1A qui est capable d'interagir avec la protéine Rétinoblastome (RB). Cette interaction provoque l'inactivation de RB ce qui provoque probablement l'activation transcriptionelle des éléments Alu. Ainsi, chez les mammifères, certaines protéines virales agissent négativement sur RB ce qui a pour conséquence de déréguler le cycle cellulaire, la transcription pol III de manière générale et la transcription des éléments SINE en particulier. Chez les plantes, l'activation de la transcription des éléments SINE à la suite d'un stress comme l'infection virale reste à démontrer. Cependant, le virus FBNYV possède au sein de son génome une protéine, CLINK, qui est entre autre constituée d'un domaine de liaison à RB similaire à celui retrouvé chez E1A d'adénovirus. La première étape de ce travail de thèse a porté sur l'analyse de la protéine CLINK et plus particulièrement l'effet de cette protéine sur le cycle cellulaire, sur la transcription pol III en général et sur la transcription des SINE endogènes de plantes. La seconde partie de cette étude porte sur la fonction des éléments SINE de plantes au sein de la cellule. Chez les mammifères, l'élément SINE Alu est capable de jouer un rôle dans la physiologie de la cellule en réponse à certains stress. En effet, la transcription de ces éléments est activée à la suite d'une infection par certaines familles de virus. Les transcrits ainsi produits sont alors capables d'interagir avec la protéine PKR, une kinase d'eIF2α. Ainsi, les éléments SINE sont capables d'intervenir dans des processus clefs de la cellule comme le mécanisme de régulation de la traduction. La seule kinase d'eIF2α identifiée chez les plantes est la protéine GCN2. Ainsi, nous avons choisit de caractériser la fonction de cette protéine chez Arabidopsis. Nous avons déterminé les mécanismes de régulation de la protéine en mettant en évidence certains inducteurs spécifiques aux plantes. Ce travail a permis de montrer l'importance de la protéine pour la plante et de découvrir des fonctions potentielles de la protéine dans des voies de stress typiques des végétaux. Enfin, l'impact des SINE de plantes sur l'activité de GCN2 a été analysé.

Chez les plantes, le RET (Root Extracellular Trap) est une structure cellulo-moléculaire jouant un rôle central dans la défense racinaire face aux stress abiotiques et biotiques. De nombreuses similitudes de composition ont été observées entre le RET et le NET (Neutrophil Extracellular Trap) du système immunitaire des mammifères, connu pour capturer et tuer certains microorganismes bactériens et fongiques. Le RET est composé de cellules frontières et de leurs sécrétions (composés de haut et de bas poids moléculaire) comprenant des polysaccharides de la paroi cellulaire, des protéoglycannes et des métabolites secondaires. Il contient également des protéines antimicrobiennes et de l'ADN extracellulaire, tout comme le NET. Dans le cadre de mon projet de thèse, nous avons caractérisé la composition moléculaire et la structuration de cette entité de défense chez deux légumineuses, le soja (Glycine max (Merr) L.) et le pois (Pisum sativum L.), par des approches d’imagerie cellulaire photonique et électronique. Nous avons également étudié l’impact du RET du soja sur des pathogènes telluriques, à savoir Phytophthora parasitica et Aphanomyces euteiches. Nous avons ainsi pu mettre en évidence la présence de différents morphotypes de cellules frontières et de mucilage au sein du RET de soja et de pois. Pour la première fois, nous avons montré la présence d’hétéromannanes, de xyloglucane et de cellulose dans le RET, formant une ossature stabilisant le mucilage et reliant les cellules frontières entre elles. Ces polysaccharides structuraux semblent être essentiels à l’intégrité structurale et fonctionnelle du RET. Enfin, nos résultats ont montré que le RET de soja était impliqué dans la défense précoce de la racine contre P. parasitica. Cette étude apporte de nouvelles connaissances relatives à la composition moléculaire et la structure du RET, nous amenant ainsi à comparer le RET à d’autres modèles que le NET des mammifères, tels que les biofilms bactériens et les mucilages de graines. En effet, de nombreuses similitudes existent entre ces différents complexes en termes de composition et de fonctionnement, qui méritent d’être explorer plus en détail dans l’avenir<br>In higher plants, the RET (Root Extracellular Trap) is a complex made up of border cells and secretions, released by root tips and believed to play a central role in biotic and abiotic stress tolerance. This structure is quite similar to the Neutrophil Extracellular Trap (NET) known as one of the first lines of defense in mammals, able to trap and kill microbial pathogens. RET secretions consist of high and low-molecular weight compounds including cell wall polysaccharides, proteoglycans and secondary metabolites. They also contain a variety of anti-microbial proteins and extracellular DNA much like the NET. During my thesis work, we investigated the release and morphology of root border cells in soybean (Glycine max (Merr) L.) using light and scanning electron microscopy. The molecular composition of the mucilage was also investigated using immunocytochemistry, anti-cell wall glycan antibodies and confocal microscopy. Immunocytochemistry was also applied to pea (Pisum sativum L.) border cells and secretions to examine the occurrence of specific polysaccharides. We also studied the impact of soybean RET on the soilborne pathogens, Phytophthora parasitica and Aphanomyces euteiches. Our findings showed that root tips of soybean released three border cell morphotypes all of which secreted substantial amounts of mucilage. Immunocytochemical data showed that mucilage was enriched in pectin and the two hemicellulosic polysaccharides xyloglucan and heteromannan. Mucilage also contained cellulose, histone and extracellular DNA. Interestingly, the structural polysaccharides formed a fibrous network surrounding the cells and holding them together, supporting their role in maintaining mucilage architecture and integrity. In addition, we found that xyloglucan and cellulose were also secreted into the mucilage of pea, connecting border cells together. Finally, our findings revealed that RET prevented P. parasitica zoospores from colonizing soybean root tip, by stopping their penetration and inducing their death. Overall the study revealed novel insights into the composition, structure and function of plant RETs. Currently, the RET is much less studied than its mammal counterpart, the NET, but structural and functional similarities exist between these two traps. Interestingly, similarities do also exist between the RET and other important biological complexes, including bacterial biofilms and seed mucilage, that deserve to be further investigated and compared in the context of immunity

Les mécanismes moléculaires de l'embryogenèse somatique chez les gymnospermes ne sont pas complètement compris. Parmi les nombreuses études réalisées visant à améliorer les connaissances sur ce phénomène particulier de développement, certaines ont été menées sur l'implication et le rôle des protéines extracellulaires. Parmi elles, certaines sont des germines et GLPs dont les fonctions ne sont pas totalement connues. Elles appartiennent à une superfamille de protéines apoplastiques exprimées à des stades spécifiques de développement ou lors de stress. Dans les rares cas où une fonction enzymatique a pu être associée à ces protéines, il a été montré qu'elle entraînait la production d'H2O2 au niveau pariétal. PcGER1, un gène GLP avait déjà été isolé chez les conifères. Ses homologues chez le mélèze hybride (LmGER1) et le pin sylvestre (PsGER1) ont été caractérisés. Ces gènes GLPs ont une structure très proche et nous avons montré que les protéines correspondantes ont probablement une activité SOD générant du H2O2. Leurs séquences promotrices, conservées ont été soumises à une analyse bioinformatique révélant qu'elles possédaient dans leur partie distale de nombreux éléments cis retrouvés ans les promoteurs de gènes répondant aux hormones et/ou exprimés dans les tissus embryonnaires, ans la graine ou encore lors de la germination. L'activité du promoteur PcGER1 a été évaluée au cours de la culture de cellules BY-2. Celle-ci s'est révélée maximale en présence de 2,4-D et de BA à la fin de phase exponentielle de croissance<br>Une analyse par cytométrie en flux a montré que 70 à 80 % des cellules avaient un contenu en ADN en 2C. Les cellules dans lesquelles le promoteur était activé étaient en phase G1. Par ailleurs, la comparaison de l'activité du promoteur pleine longueur et de deux fragments délétés dans la partie distale montre que l'activité décroît avec la longueur du promoteur. Enfin, nous avons mis en évidence une corrélation significative entre le taux de parois et l'activité du promoteur. L'activité du promoteur LmGER1 a été évâluée en système homologue à l'aide d'un gène rapporteur au cours du développement. Nous avons pu montré que l'expression du gène était tissu-spécifique et avait lieu tout au long de l'embryogenèse somatique. Cette expression est localisée au niveau de la coiffe racinaire et des procambia vasculaires de l'hypocotyle et des cotylédons de l'embryon somatique. Au niveau des jeunes plants, l'expression de LmGER1 est située dans la nervure centrale des euphylles au niveau du système vasculaire et précisément dans le procambium vasculaire mais nous avons également pu constater une expression au niveau des cellules de garde des stomates. Enfin, une construction provoquant de l'IR-PTGS a été introduite dans des masses embryogènes de mélèze hybride afin d'évaluer l'impact de l'extinction de ces GLPs sur le phénotype embryonnaire. Les lignées embryogènes montrant une forte sous expression du gène se sont montrées incapables de maturer. Nous avons ainsi émis des hypothèses quand au rôle des GLPs dans le contrôle de l'expansion pariétale au sein d'un certain nombre de tissus

Yarrowia lipolytica a la particularité de pousser sur de nombreux substrats hydrophobes et de les métaboliser via la β-oxydation ou de les stocker dans des corps lipidiques. Le premier contact entre la cellule et les substrats hydrophobes se déroule sur la surface cellulaire. A cette étape, la composition de la paroi cellulaire en protéines, en β-glucane et en chitine pourrait jouer un rôle important sur l'adhésion et la prise en charge des substrats hydrophobes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'effet d'une source de carbone hydrophobe (par rapport au glucose) et de la composition du milieu de culture sur la structure pariétale et la production de mélanine chez Y. lipolytica. Les résultats de nos analyses biochimiques et moléculaires ont montré que l'oléate de méthyle (un composé utilisé comme modèle de source de carbone hydrophobe) a induit des modifications au niveau de la paroi cellulaire et que ces modifications ont conduit ou non à l'adhésion de gouttelettes lipidiques à la surface cellulaire ; à une modification du contenu des composés pariétaux ; à la résistance des cellules à des composés toxiques ayant pour cible la paroi cellulaire ; et à la modification des profils d'expression de 27 gènes analysés codant des protéines de paroi cellulaire. L'identité des gènes surexprimés suggère la participation de leurs protéines dans l'intégrité de la paroi cellulaire, dans l'adhésion des gouttelettes lipidiques et dans la réponse au stress par l'oléate de méthyle et/ou le manque d'azote. Nos résultats ont aussi montré que la présence d'oléate de méthyle, huile de ricin et ricinoléate de méthyle a induit la production de DHN-mélanine chez une souche génétiquement modifiée de Y. lipolytica (MTLY40-2p) dont la β-oxydation est affectée

Ce projet de thèse s’inscrit dans un contexte de changement climatique et de remplacement des énergies fossiles, où la réduction des apports en eau et l’optimisation de la valorisation de la biomasse sont deux enjeux majeurs des systèmes de productions durables. La dégradabilité de la biomasse est principalement limitée par la dégradabilité des parois et afin de l’améliorer, il est nécessaire de comprendre quels facteurs sont impliqués dans cette limitation de dégradabilité. Plusieurs études ont montré que la dégradabilité pariétale est impactée par la composition et la structure de la paroi mais aussi par la distribution des tissus lignifiés au sein des organes. Pour faire la part entre l’impact de la biochimie et celui de l’histologie sur la dégradabilité dans différentes conditions d’irrigation, des outils haut-débit de quantifications biochimiques et histologiques ont été développés et dédiés à l’étude d’entrenoeuds portant l’épi principal. Les études ont porté sur un panel de diversité génétique de maïs et d’une population de lignées recombinantes, cultivés durant plusieurs années dans des conditions d’irrigation contrastées dans le sud de la France. Nos résultats mettent en évidence que le déficit hydrique induit une augmentation de la dégradabilité pariétale, accompagnée par une diminution de la teneur en lignines pariétales et par une induction préférentielle d’une lignification corticale, plus p-coumaroylée. De façon originale, nous avons aussi cartographié 90 QTLs de caractères histologiques dans les différentes conditions d’irrigation sur le génome du maïs. Plus particulièrement, une large région entre le bin 1.07 et le bin 1.11 est impliquée dans les variations observées du nombre de faisceaux vasculaires et de la surface de section des entrenoeuds. De façon globale, de nombreux QTLs de composition pariétale de l’entrenoeud co-localisent avec ceux obtenus au niveau de la plante entière sans épis chez la même population. Enfin nous avons pu démontrer que le choix de l’entrenoeud portant l’épi principal est judicieux pour représenter à la fois les caractéristiques histologiques des tiges entières et biochimiques de la biomasse lignocellulosique des plantes entières. Ainsi, les caractéristiques histologiques et biochimiques des entrenoeuds de maïs sont proposées comme des cibles de choix pour sélectionner des lignées de maïs résilientes au déficit hydrique<br>This PhD project encompass in a context of global warming and replacement of fossil resources, where both water supply decrease and biomass valorisation optimisation are two major issues for providing sustainable systems of production. Biomass degradability is mainly limited by cell wall degradability and in order to improve it, it is necessary to understand what are the factors involved in the limitation of the degradability. Several studies have shown that cell wall degradability is impacted by the structure and the composition of the cell wall but also by the distribution of the lignified tissues within the organs. To decipher the impact of the biochemistry and from the one of the histology on degradability under different watering conditions, high-throughput quantifications tools for histology and biochemistry have been developed and dedicated to the study of the internode carrying the main ear. The studies were conducted on a maize genetic diversity panel and a recombinant inbred lines population, cultivated during several years under contrasted irrigation conditions in South of France. Our results highlight that water deficit induce an increase of the cell wall degradability, associated to a decrease of the cell wall lignin content and a preferential induction of a cortical lignification, more p-coumaroylated. In original ways, we also detected 90 QTLs for histological traits under the different irrigations scenarios on the maize genome. More particularly, a large region between bin 1.07 and bin 1.11 is involved in the observed variations of the bundle number and the stem section area of the internodes. More generally, numerous QTLs of cell wall composition of the internode co-localised with the ones detected for the whole plant without ear level in the same population. Finally we were able to demonstrate that the choice of the internode carrying the main ear is judicious to represent both histological characteristics from the whole stem and biochemical characteristics from the lignocellulosic biomass of the whole plant. Thus, histological and biochemical traits in maize internode are proposed as particular targets to select lines resilient to water deficit