Approches biochimique et moléculaire du développement de la silique chez Arabidopsis thaliana (L. ) : Régulation et fonctions des Pectine MéthylEstérases

Biochemical and molecular approaches of silique development in Arabidopsis thaliana (L. ) : Regulation and function of pectin Methylesterases

• Auteur / Autrice : Romain Louvet
• Direction : Françoise Gillet, Jérôme Pelloux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique moléculaire

Paroi cellulaire végétale

Résumé

La paroi végétale est composée de polymères complexes de nature protéique, phénolique et polysaccharidique. Ces derniers se répartissent en trois catégories, les celluloses, les hémicelluloses et les pectines. Les homogalacturonanes (HG), composant majeurs des pectines, peuvent être déméthylestérifiés par des enzymes pariétales, les pectine méthylestérases (PMEs, E. C. 3. 1. 1. 11), qui constituent, chez Arabidopsis thaliana une famille multigénique de 66 membres. Au cours de cette étude, nous avons analysé de manière quantitative et qualitative les modifications des composés polysaccharidiques pariétaux au cours du développement de la silique chez Arabidopsis. La maturation de la silique se caractérise notamment par une diminution du degré de méthylestérification des HG et une augmentation de l’activité PME, ce qui nous a conduit à quantifier par RT-qPCR l’expression des 66 gènes codant ces enzymes putatives lors de ce processus de développement. Ceci a permis de mettre en évidence cinq groupes d'expression, et d'isoler plusieurs gènes présentant un profil intéressant sur lesquels la localisation tissulaire de l’expression a été réalisée grâce à des constructions entre leur promoteur et le gène codant la β-glucuronidase. Parmi ceux–ci, le gène At5g47500 est exprimé dans le méristème apical caulinaire et coexprimé dans de nombreux tissus avec le gène At5g20740 codant un inhibiteur de PME putatif. Une approche du rôle de AT5G47500 dans le fonctionnement du méristème a été menée, permettant de montrer que cette protéine joue effectivement un rôle dans le contrôle du degré de méthylestérification des pectines de celui-ci. La modification de la structure pariétale pourrait participer à l'émergence des primordia.

Plant cell wall is a complex network which consists of phenolic, proteic and polysaccharadic compounds. The latter comprises notably cellulose, hemicelluloses and pectins. Homogalacturonans, which are one of the main pectic compounds, can be demethylesterified by cell wall bases enzymes, pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11), a multigenic family of 66 members in Arabidopsis thaliana. In this study, we have quantitatively and qualitatively analysed the cell wall polysaccharides composition during silique development in Arabidopsis. The decrease in the degree of methylesterification of homogalacturonan and the increase of total PME activity during silique maturation has lead us to investigate the variation in the expression of the 66 PMEs genes, using RT-qPCR, during this developmental process. Our results showed that PME gene expression can be clustered into five groups, and allowed some gene of interest to be chosen for further analysis. For several candidates, the precise tissue localization was realised using promoter::GUS fusions. This showed that one PME gene, At5g47500, is expressed in the shoot apical meristem and is coexpressed in many tissues with the At5g20740 gene, which encodes a putative PME inhibitor. A functional genomic approach showed that the function of AT5G47500 might be related to the fine tuning of the degree of methylesterification in meristematic tissues, which could play a role in the changes in cell wall structure leading to primordia emergence.