Les gènes de type fibrilline d'arabidopsis thaliana : fonction et régulation

Arabidopsis fibrilliin genes : function and regulation

• Auteur / Autrice : Yec'han Laizet
• Direction : Marcel Kuntz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

La fibrilline est une protéine majeure des structures fibrillaires de stockage des caroténoïdes dans les chromoplastes de poivron et elle semble être impliquée lors de réponses de la plante à des stress environnementaux. Afin de mieux comprendre la fonction de cette protéine, nous avons étudié ses homologues chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Nous avons identifié 13 gènes codant des membres de cette famille de protéines et nous les avons classés en 10 sous-familles. Sachant que des protéines de type fibrilline sont également présentes chez d'autres plantes et chez des cyanobactéries, nous proposons un schéma de l'évolution de cette famille de gènes dont les membres présents chez les plantes seraient issus de la multiplication de gènes ancestraux qui présentent des homologues chez les cyanobactéries. L'expression des 13 gènes de type fibrilline d'Arabidopsis thaliana est régulée différemment suivant les organes ou les conditions environnementales. Nous avons concentré notre étude sur la sous-famille 1-2 qui est la plus proche de la fibrilline de poivron identifiée à l'origine. Les 3 gènes présentent une régulation développementale avec une expression conséquente dans les feuilles et les fleurs. L'accumulation de la protéine FIB1b dans ces organes suggère une régulation transcriptionnelle de FIB1b. Les gènes FIB1a et FIB1b sont également induits lors de stress environnementaux, comme l'est le gène de la fibrilline de poivron, alors que le gène FIB2 est constitutivement exprimé. L'implication des fibrillines dans la réponse au stress a été étudiée par l'analyse de plantes ARNi réprimant l'expression des gènes de la sous-famille FIB1-2. Ces plantes montrent une croissance retardée, mais peu de modifications en réponse à un stress. Afin de mieux comprendre la voie de régulation qui conduit à l'induction du promoteur du gène de la fibrilline de poivron en réponse à un stress, nous avons développé une approche de mutagenèse. Pour cela, nous avons produit et criblé une population de mutant EMS d'Arabidopsis thaliana comportant une construction dans laquelle deux gènes rapporteurs (LUC, GUS) sont sous le contrôle du promoteur de la fibrilline de poivron. Des mutants, dont l'activité des gènes rapporteurs est altérée, ont été isolés.

Fibrillin is one of the major proteins in fibrillar carotenoid storage structures of bell pepper chromoplasts. In order to understand better the function of this protein, we studied the fibrillin homologues in the Arabidopsis thaliana plant model. We have identified 13 genes encoding members of this family in Arabidopsis thaliana which form 10 groups. As proteins of the fibrillin type are also present in other plants and in cyanobacteria, we propose that during evolution, plants multiplied their fibrillin genes from an ancestral gene that still has a relative in some cyanobacteria. In Arabidopsis thaliana, the 13 FIB genes show differential expression when stress- or organ-related expression is examined. We focused on the FIB1-2 subfamily which is the closest to the bell pepper fibrillin that was first characterised. FIB1-2 subfamily genes show a developmental regulation with a good induction in leaves and in flowers. The FIB1b protein accumulates in these organs, suggesting a transcriptional regulation. FIB1a and FIB1b are also induced under stress conditions like the bell pepper FIB gene, whereas FIB2 is more constitutively expressed. The involvement of the fibrillin gene in stress response has been studied in fibrillin RNAi plants which repress several members of this gene family. These plants showed a growth delay, but no drastic modification in response to stress conditions. Finally, we have developed a mutagenesis approach in order to dissect the regulation pathway leading to the bell pepper FIB gene expression. We have produced and screened an EMS mutagenised Arabidopsis thaliana population carrying a double reporter gene construct (LUC, GUS) driven by the bell pepper fibrillin promoter. We isolated mutants altered in the regulation of the fibrillin promoter in flowers.