Etude de l'expression de deux genes codant pour la glutamine synthetase (gs) cytosolique chez le tabac (nicotiana tabacum l. ). Consequences de l'inhibition de l'activite gs dans le phloeme sur la physiologie de la plante

Expression study of two genes coding for cytosolic glutamine synthetase (gs) of tobacco (nicotiana tabacum l. ). Physiological consequences of an impairment in gs activity in the phloem tissue

• Auteur / Autrice : NORBERT BRUGIERE
• Direction : Bertrand Hirel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

La glutamine synthetase (gs ; e. C. 6. 3. 1. 2) catalyse l'assimilation de l'ion ammonium a partir de glutamate et d'atp pour synthetiser la glutamine. Cette reaction represente la principale voie metabolique permettant l'incorporation de l'azote inorganique dans une molecule organique chez les vegetaux superieurs. Deux types d'isoenzymes de gs l'une plastidiale (gs2) et l'autre cytosolique (gs1) ont ete identifies et caracterises. Les techniques de biologie moleculaire, d'hybridation in situ et d'immunolocalisation ont ete utilisees pour l'etude de l'expression de deux genes codant pour la gs1 chez le tabac. Deux adnc, gln1-3 et gln1-5, ont ete isoles et sequences. Les niveaux de transcription des genes correspondant ont ete quantifies dans differents organes en utilisant des sondes specifiques. Cette etude a permis de mettre en evidence que le gene gln1-3 est principalement exprime dans les racines et les fleurs alors que le gene gln1-5 est tres fortement exprime dans la tige et plus faiblement dans les racines. Des experiences d'hybridation in situ ont permis de demontrer que gln1-5 s'exprime surtout dans le phloeme dans lequel la gs est surtout presente dans les cellules compagnes. Ce dernier resultat nous a amene a developper une strategie antisens afin d'inhiber specifiquement l'expression de la gs1 dans le phloeme dans le but de preciser son role physiologique. Un fragment de 274 pb de l'adnc gln1-5 a ete clone en orientation antisens en amont du promoteur phloeme-specifique de la superoxide dismutase a cu/zn (sod) de nicotiana plumbaginifolia. Cette construction a ete introduite chez le tabac (nicotiana tabacum) par transformation par agrobacterium. Deux transformants presentant des niveaux reduits d'arnm gs1 par rapport a des plantes non transformees ont ete selectionnes. Ces transformants presentent des niveaux non detectables de transcrits gln1-5 et une baisse d'activite gs dans les nervures, la tige et les racines. Cette baisse d'activite est liee a une diminution des quantites de gs1 localisee dans les cellules compagnes du phloeme. Une etude physiologique a permis de mettre en evidence un role important de cette isoforme dans la regulation des quantites de proline, un acide amine synthetise a partir du glutamate, dans les differents organes de la plante.