Etude des interactions entre métaux lourds et phosphate chez les plantes : aspects physiologiques et moléculaires

Sudy of interactions between heavy metals and phosphate homeostasis in plants : physiological and molecular basis.

• Auteur / Autrice : Nadia Bouain
• Direction : Hatem Rouached, Chedly Abdelly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : BIDAP - Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
• Date : Soutenance le 30/06/2016
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• 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 : David Macherel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Desnos, Najoua Karray Bouraoui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Macherel, Moez Hanin

Mots clés

Mots clés libres

Homéostasie

Phosphate

Métaux lourds

Zinc

Signalisation

Multiple stress

Homeostasis

Phosphate

Heavy metals

Zinc

Signaling

Multi-Stress

Résumé

Durant cette dernière décennie, plusieurs voies de régulation de l’homéostasie de différents ions ont été identifiées chez les plantes. Le croisement des données de la littérature révèle l’existence de connexions insoupçonnées entre ces différentes voies de régulation, limitant ainsi les perspectives d’apporter des solutions adaptées pour chaque élément. En effet, la carence ou l’excès en un seul élément cause une profonde perturbation de l’homéostasie des autres éléments associés. Un exemple frappant illustrant l’interconnexion entre l’homéostasie des ions est celui qui concerne le phosphate inorganique (Pi), le zinc (Zn) et le fer (Fe). Dans ce contexte, l’objectif de mon travail de thèse est de mieux comprendre les bases physiologiques et moléculaires de l’interaction entre le Pi, le Zn et le Fe chez les plantes. Trois plantes ont été utilisées dans ce travail : la plante modèle Arabidopsis thaliana, et deux plantes d’intérêt agronomique, la laitue (Lactuca sativa) et le riz (Oryza sativa L.). Chez la laitue, mes résultats montrent l’existence d’une base génétique pour la co-régulation de l’homéostasie du Pi et de celle du Zn chez les deux variétés de laitue utilisées, toute en y révélant un comportement contrasté. Chez le riz, j’ai prouvé également l’existence d'une base génétique pour les interactions non seulement entre les homéostasies du Pi, et celle du Zn et mais aussi avec celle du Fe, et j'ai démontré un rôle important du transporteur du Pi OsPHO1;1 dans ce processus. Enfin, en utilisant l’approche de génétique d’association, de nouveaux gènes impliqués dans les interactions homéostatiques Pi-Zn ont été caractérisés chez Arabidopsis.

Plants require a variety of elements for their basic biological functions. Interestingly, Transport, assimilation and utilization of these nutrients are not independent of another. However, the biological significance, molecular and genetic bases of these dependencies are not well understood. We use the over-accumulation of inorganic phosphate (Pi) in plants under zinc (Zn) deficiency as an example to dissect a fundamentally and agronomically important Pi-Zn interdependency in Lettuce, rice and Arabidopsis plants. We described the physiological and molecular basis of the interaction between Pi and Zn homeostasis. In Lettuce, we revealed a contrasting behavior between the two lettuce varieties in terms of the coregulation of Pi and Zn homeostasis. In rice, our data reveal coordination between pathways involved in Fe transport and PiZn signaling, which involves the OsPHO1; 1. In Arabidopsis, we discovred a new mecanism that plants use to gate defense and growth process in Pi-Zn dependant manner.