Adaptation des plantes au stress salin : caractérisation de transporteurs de sodium et potassium de la famille HKT chez le riz

par Mehdi Jabnoune

Thèse de doctorat en Biologie intégrative des plantes

Sous la direction de Anne-Aliénor Very et de Chedly Abdelly.


  • Résumé

    Le transport et la compartimentation de K+ et Na+ sont des fonctions essentielles chez tous les organismes vivants, animaux et végétaux, même si les mécanismes mis en place pour les réaliser sont différents dans les 2 règnes. Chez les plantes, au niveau agronomique, ces fonctions conditionnent par exemple la capacité de croissance sur un sol pauvre en K+ ou la tolérance à un sol salé. Dans l'objectif de mieux comprendre les mécanismes responsables du transport de K+ et Na+ chez les plantes, nous nous sommes intéressés à la famille de transporteurs HKT en choisissant le riz comme plante modèle. Alors que la famille HKT compte 1 seul membre (perméable à Na+ uniquement et impliqué dans le transport phloémien de cet ion) chez Arabidopsis, elle en compte 7 à 9 chez le riz, selon le cultivar. Notre stratégie associe des approches (1) de biologie cellulaire (hybridation in situ) pour préciser les patrons d'expression in planta de ces transporteurs, (2) d'électrophysiologie (voltage-clamp après expression en ovocyte de xénope) pour analyser leurs caractéristiques fonctionnelles, et (3) de génétique inverse (caractérisation phénotypique de lignées mutantes perte de fonction) pour étudier leurs rôles dans la plante entière. L'étude a concerné plus spécifiquement 3 transporteurs, OsHKT1, OsHKT4 et OsHKT6. Les patrons d'expression de ces 3 systèmes sont relativement larges, intégrant les tissus conducteurs, et se chevauchent souvent, par exemple dans les tissus périphériques de la racine ou les cellules bulliformes de l'épiderme foliaire. Au niveau fonctionnel, les 3 systèmes se distinguent en termes de perméabilité (OsHKT1 est perméable à la fois à K+ et Na+ alors que les 2 autres transporteurs ne le sont qu'à Na+), d'affinité pour Na+ et de rectification. Nous montrons qu'OsHKT1 présente la caractéristique de pouvoir fonctionner comme un symport Na+?K+ dans le domaine des faibles concentrations. L'analyse de 2 lignées mutantes oshkt1 perte de fonction suggère que cette capacité de symport s'exprime également in planta, dans la racine en présence de milieux dilués. Ces données fournissent les premiers indices de l'intervention de Na+ dans une activité de symport à haute affinité de K+ chez les plantesLe transport et la compartimentation de K+ et Na+ sont des fonctions essentielles chez tous les organismes vivants, animaux et végétaux, même si les mécanismes mis en place pour les réaliser sont différents dans les 2 règnes. Chez les plantes, au niveau agronomique, ces fonctions conditionnent par exemple la capacité de croissance sur un sol pauvre en K+ ou la tolérance à un sol salé. Dans l'objectif de mieux comprendre les mécanismes responsables du transport de K+ et Na+ chez les plantes, nous nous sommes intéressés à la famille de transporteurs HKT en choisissant le riz comme plante modèle. Alors que la famille HKT compte 1 seul membre (perméable à Na+ uniquement et impliqué dans le transport phloémien de cet ion) chez Arabidopsis, elle en compte 7 à 9 chez le riz, selon le cultivar. Notre stratégie associe des approches (1) de biologie cellulaire (hybridation in situ) pour préciser les patrons d'expression in planta de ces transporteurs, (2) d'électrophysiologie (voltage-clamp après expression en ovocyte de xénope) pour analyser leurs caractéristiques fonctionnelles, et (3) de génétique inverse (caractérisation phénotypique de lignées mutantes perte de fonction) pour étudier leurs rôles dans la plante entière. L'étude a concerné plus spécifiquement 3 transporteurs, OsHKT1, OsHKT4 et OsHKT6. Les patrons d'expression de ces 3 systèmes sont relativement larges, intégrant les tissus conducteurs, et se chevauchent souvent, par exemple dans les tissus périphériques de la racine ou les cellules bulliformes de l'épiderme foliaire. Au niveau fonctionnel, les 3 systèmes se distinguent en termes de perméabilité (OsHKT1 est perméable à la fois à K+ et Na+ alors que les 2 autres transporteurs ne le sont qu'à Na+), d'affinité pour Na+ et de rectification. Nous montrons qu'OsHKT1 présente la caractéristique de pouvoir fonctionner comme un sympors


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  • Détails : 1 vol. (127 p.)

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