Caractérisation fonctionnelle des protéines BolA chez Arabidopsis thaliana dans le transfert de centres Fer-soufre et dans l’homéostasie du fer

Functional characterization of Arabidopsis BolA proteins in iron-sulfur center transfer and iron homeostasis

• Auteur / Autrice : Maël Taupin-Broggini
• Direction : Florence Vignols
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : BIDAP - Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes - BPMP - Monptellier SupAgro
• Jury : Président / Présidente : Pierre Czernic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Vignols, Pierre Czernic, Sandrine Ollagnier-de Choudens, Jean-Philippe Reichheld, Louis Grillet, Sébastien Besteiro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Ollagnier-de Choudens, Jean-Philippe Reichheld

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulation de l'expression des gènes au cours du développement

Arabidopsis thaliana

Fer

Mots clés libres

Nutrition ferrique

Diversité génétique

Génomes d'Arabidopsis

Expression et réseaux de gènes

Complexes BolA/Glutarédoxines-CGFS

Iron nutrition

Genetic diversity

Arabidopsis genomes

BolA/Glutaredoxin-CGFS complexes

Iron-Sulphur clusters

Résumé

Le fer est un micro-élément essentiel pour le fonctionnement d’un grand nombre de voies biologiques. L’un des produits de l’assimilation du fer est le centre fer-soufre (Fe-S). Ces composés sont impliqués dans de nombreuses réactions essentielles comme la photosynthèse ou la respiration mitochondriale. De nombreuses familles de protéines sont impliquées dans la maturation des protéines à centre Fe-S, et parmi elles, on retrouve la famille des protéines BOLA. Les travaux de ma thèse se sont concentrés sur la recherche des fonctions de deux membres de la famille BOLA chez les végétaux appelés BOLA1 et BOLA4 Par des approches de transcriptomique et de suivi de gènes rapporteurs dans des plantes transgéniques, j’ai pu montrer que les gènes BOLA1 et BOLA4 ont une expression constitutive et se situent dans les plastes et les mitochondries. Après création et caractérisation du double-mutant bola1 bola4, j’ai également démontré que les protéines issues de ces gènes ont une redondance fonctionnelle entre elles et sont nécessaires au bon développement de la plante. La caractérisation phénotypique du mutant couplée à une approche protéomique a par ailleurs montré que BOLA1 et BOLA4 participent à la fois dans le maintien de l’architecture racinaire, la signalisation longue-distance, l’assimilation du carbone et l’homéostasie du fer. Il a également été observé que BOLA1 et BOLA4 semblent nécessaires au maintien de nombreuses voies impliquant des protéines à centres Fe-S. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la fonction de la famille BOLA et décrivent pour la première fois un rôle de BOLA1 et BOLA4 chez les végétaux.

Iron is a microelement crucial for the function of a large number of biological way. One of the iron assimilation products is the iron sulphur (Fe-S) cluster. These cofactors are implicated in various essential reaction like photosynthesis or mitochondrial respiration. A large amount of protein’s families is involved in the Fe-S proteins maturation, among them, there is the BOLA family. My research focus on the function of two member of the BOLA family in plants called BOLA1 and BOLA4. By transcriptomic approach and transgenic lines study with rapporteur genes, I could show that BOLA1 and BOLA4 genes have a constitutive expression profile and there are presents in both plastids and mitochondria. After the creation and characterization of the bola1 bola4 double-mutant, I demonstrated that BOLA1 and BOLA4 proteins have a functional redundancy and are very important in plant growth. The phenotypic characterization, coupled with proteomic approach, showed that BOLA1 and BOLA4 are involved in the root architecture maintenance, long-distance signalling, carbon assimilation and iron homeostasis regulation. It was also observed that BOLA1 and BOLA4 are implicated in the maintenance of many biological ways involving Fe-S cluster proteins. These results bring a better comprehension of the functions of BOLA family and describe for the first time a role of BOLA1 and BOLA4 in plants.