Singlet Oxygen Signaling and Acclimation of Plants to Environmental Constraints

par Leonard Tansie Shumbe

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Michel Havaux.

Le président du jury était Christophe Robaglia.

Le jury était composé de Michel Havaux, Christophe Robaglia, Cécile Raynaud, Patrick Gallois.

Les rapporteurs étaient Cécile Raynaud, Patrick Gallois.

  • Titre traduit

    Signalisation de l'oxygène singulet et acclimatation des plantes aux contraintes environnementales


  • Résumé

    En conditions de stress biotiques et abiotiques la production de plusieurs espèces réactives de l’oxygène (ERO) dans différents compartiments spécialisés de la cellule végétale est inévitable. L’oxygène singulet (1O2) a été identifié comme la principale ERO produite dans le chloroplaste au cours d’un stress lumineux. Cette ERO est très réactive et a une durée de vie courte d’environ 3 s dans les tissus biologiques, ce qui amène à penser que l’oxygène singulet agit principalement par cytotoxicité. Cependant, il a été récemment établi que l’oxygène singulet fonctionne aussi comme une molécule signal impliquée dans la signalisation rétrograde chloroplaste-noyau conduisant soit à la mort cellulaire programmée, soit à l’acclimatation. En raison des propriétés particulières de l’oxygène singulet, il est peu probable que cette ERO voyage en dehors du chloroplaste pour induire des changements d’expression de gènes nucléaires. Une possibilité est que l’oxygène singulet agisse via des médiateurs. Nous avons identifié un produit d’oxydation du β-carotène, le dihydroactinidiolide (dhA), comme intermédiaire dans la voie de signalisation de l’oxygène singulet, qui agit d’une manière similaire à un autre produit d’oxydation du β-carotène, le β-cyclocitral, précédemment identifié comme intermédiaire dans la voie de signalisation de l’oxygène singulet. Nous avons aussi mis en évidence le rôle dans la voie de signalisation régulée par le β-cyclocitral de la protéine MBS1 (METHYLENE BLUE SENSITIVITY 1), et montré que la mort cellulaire programmée induite par l’oxygène singulet chez l’Arabidopsis est controllée par une serine-threonine kinase, OXI1 (OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE 1).


  • Résumé

    During biotic and abiotic stress conditions, the production of several reactive oxygen species (ROS) at different specialized compartments of the cell is inevitable. Singlet oxygen (1O2) was identified to be the predominant ROS produced in the chloroplast during high light stress. This molecule is highly reactive, with a short life time of about 3 µs in biological tissues. Such properties make believe that the predominant effect of 1O2 in plants is cytotoxicity. However, 1O2 has been identified to function as a chloroplast-to-nucleus retrograde signaling molecule, leading to acclimation or programmed cell death (PCD). Cognizant of the properties of 1O2, it is most unlikely to travel directly from the chloroplast to the nucleus to signal changes in nuclear gene expression. One possibility is that 1O2 carries out this signaling function with the help of mediators. We identify a β-carotene oxidation product, dihydroactinidiolide (dhA) as a 1O2 signaling intermediate, which function similarly to the β-carotene oxidation product β-cyclocitral, previously identified to be a mediator of 1O2 plastid-nuclear retrograde signaling in Arabidopsis. We reveal a dependence of the β-cyclocitral-mediated signaling pathway on the MBS1 (METHYLENE BLUE SENSITIVITY 1) protein, and show that Programmed cell death induced by 1O2 is mediated by the serine-threonine kinase, OXI1(OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE 1).


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  • Détails : 1 vol. (162p.)
  • Annexes : ref. bibliogr. p. 138-162

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