Rôles fonctionnels des gènes CUC et MIR164A au cours du développement foliaire chez Arabidopsis thaliana et sa proche relative Cardamine hirsuta

Functional role of the CUC and MIR164A genes during leaf development of Arabidopsis thaliana and its relative Cardamine hirsuta

• Auteur / Autrice : Alice Hasson
• Direction : Patrick Laufs
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 04/05/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Végétal (1992-2015 ; Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Nadot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Laufs, Sophie Nadot, François Parcy, Charlie Scutt, Catherine Perrot-Rechenmann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Parcy, Charlie Scutt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Morphogenèse

Plantes -- Hormones

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Forme foliaire

Gènes NAM/CUC

Auxine

Évo-dévo

Cardamine hirsuta

Leaf shape

NAM/CUC genes

Auxin

Evo-devo

Cardamine hirsuta

Résumé

Une grande diversité de formes foliaires caractérise le monde végétal. Cette diversité s'étend des feuilles simples avec des marges lisses aux feuilles composées, avec des marges disséquées. Cependant, les dentelures des marges de ces feuilles simples ou composées se développent en suivant un mécanisme similaire. Ce mécanisme repose sur l'action des gènes NO APICAUX MERISTEM/ CUP-SHAPED COTYLEDONS (NAM/CUC) ainsi que sur la voie auxinique. Chez Arabidopsis, qui possède des feuilles simples, un équilibre entre les expressions de CUC2 et de son répresseur, miR164, est nécessaire au bon développement des dents. Nous avons montré qu'un autre membre de la famille CUC, CUC3, contribue également au développement de ces dents chez Arabidopsis. Bien que son action soit principalement dépendante de CUC2, il agit également plus tard au cours du développement foliaire. En outre, nous avons démontré qu'une boucle de rétro-contrôle entre CUC2 et la voie auxinique permet le développement de dents avec plus ou moins marquées. Nous avons également montré qu'un modèle d'expression temporelle existe entre l'auxine et le module CUC2-miR164. En outre, la production de plantes transgéniques de Cardamine hirsuta, un proche parent d' Arabidopsis, qui possède des feuilles composées, a mis en évidence l'importance des éléments cis-régulateurs dans le promoteur de CUC1 de Cardamine hirsuta. En effet, la divergence de ces éléments cis-régulateurs entre les promoteurs de CUC1 de Cardamine hirsuta et d' Arabidopsis pourrait expliquer que CUC1 soit fortement exprimé dans les feuilles de Cardamine hirsuta alors qu'il est faiblement exprimé dans celles d' Arabidopsis.

A wide diversity of leaf shapes characterises the plant world. This diversity ranges from simple leaves with smooth margins to compound leaves with dissected margins. However, all serrations of simple or compound leaf margins are developed using a similar mechanism. This mechanism includes the action of the NO APICAL MERISTEM/CUP-SHAPED COTYLEDON (NAM/CUC) genes as well as the auxin pathway. In Arabidopsis simple leaves, a balanced expression of CUC2 and its repressor miR164 is controlling the serrations development. We have shown that another member of the CUC family, CUC3, also contributes to the serration development in Arabidopsis simple leaves. While its action is mainly dependent of the one of CUC2, it also acts later during leaf development. Additionally, we have demonstrated that a feed-back loop was regulating the CUC2 and auxin pathways, in order to form leaves with more or less incisions. We also shown that a temporal expression pattern was established between the auxin and the CUC2-miR164 module. Moreover, generation of transgenic Cardamine hirsuta plants, a close relative of Arabidopsis, that possesses compound leaves, has enlighten the importance of cis-regulatory elements in the promoter of CUC1 from Cardamine hirsuta. Indeed, the divergence of cis-regulatory elements between promoters of CUC1 from Cardamine hirsuta and Arabidopsis could explain that CUC1 is expressed strongly in Cardamine hirsuta leaves whereas it is weakly expressed in Arabidopsis leaves.