Fonction des protéines de l'enveloppe et de la périphérie nucléaire sur l'organisation du noyau chez Arabidopsis thaliana

Function of envelope and nuclear periphery proteins on the organization of Arabidopsis thaliana nuclei

• Auteur / Autrice : Maxime Voisin
• Direction : Christophe Tatout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Génétique moléculaire
• Date : Soutenance le 07/12/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Reproduction et Développement (Clermont-Ferrand)
• Jury : Président / Présidente : Christiane Forestier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fredy Barneche, Célia Baroux, Bruno Favery, Isabelle Vaillant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fredy Barneche, Célia Baroux, Bruno Favery

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Enveloppe nucléaire

Chromatine

Nucléosquelette

Organisation nucléaire

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana

Yeast two hybrid

Interactome

LINC complex

Membrane protein

Résumé

Le noyau est une innovation évolutive majeure caractéristique des organismes eucaryotes. Ces dernières années de nombreux travaux se sont intéressés à l’organisation de la chromatine dans l’espace nucléaire lors de l’interphase. Les protéines associées à la périphérie nucléaire ou ancrées dans la membrane nucléaire interne ont suscité un intérêt majeur due à leur contribution dans l’organisation spatiale de la chromatine. Chez les animaux, les lamines qui forment des filaments à la périphérie nucléaire et le complexe LINC, un complexe protéique reliant la membrane externe et interne du noyau sont connues pour interagir avec la chromatine, influencer l’organisation de cette dernière et moduler la régulation transcriptionnelle. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana utilisée dans ce travail, le complexe LINC est conservé, par contre les lamines ne le sont pas et seraient remplacées par d’autres acteurs spécifiques du règne végétal. Le travail détaillé dans ce manuscrit porte sur la mise en évidence d’un nouveau réseau d’interaction protéique localisé à la périphérie nucléaire et sur l’impact de ces protéines dans la morphologie du noyau et l’organisation de la chromatine. Mes travaux se sont concentrés sur les protéines à domaine SUN, l’une des composantes du complexe LINC et sur les protéines CRWN et KAKU4 présentes à la périphérie du noyau. Des cribles double hybride chez la levure m’ont permis d’identifier 24 partenaires protéiques potentiels dont plus d’un tiers sont des facteurs de transcription L’étude plus précise du facteur de transcription MaMYB pour lequel nous avons créé un allèle nul par la méthode CRISPR montre qu’il joue un rôle plus spécifique dans la formation des racines. L’étude de mutants combinatoires pour les gènes SUN, CRWN et KAKU4 montre des anomalies développementales notamment des tissus reproductifs. Enfin, une étude plus détaillée de la protéine KAKU4 suggère sa participation au maintien de la morphologie du noyau et au rapprochement de l’hétérochromatine vers la périphérie nucléaire. En résumé, mes travaux ont mis en évidence l’existence d’un réseau de facteurs de transcription recrutés à la périphérie nucléaire par les protéines SUN, CRWN et KAKU4. Ce réseau d’interaction protéine-protéine participerait à un mécanisme de séquestration de certains facteurs de transcription et/ou d'un rapprochement à la périphérie nucléaire de certains domaines de chromatine afin d’activer ou de réprimer leur transcription.

The nucleus is a major evolutionary innovation characteristic of eukaryotic organisms. In recent years, numerous studies have focused on the organization of chromatin in nuclear space during interphase. Proteins associated with the nuclear periphery or anchored in the inner nuclear membrane have been particularly studied for their contribution to the spatial organization of chromatin. In animals, the lamina that forms filaments at the nuclear periphery and the LINC complex, a protein complex linking the outer and inner membrane of the nucleus, are known to interact with chromatin, to influence its organization and to modulate transcriptional regulation. In the model plant Arabidopsis thaliana used in this work, the LINC complex is conserved, but not the lamina constituents, which are replaced by other specific actors of the plant kingdom. The work detailed in this manuscript identified a new protein interaction network located on the nuclear periphery and studied the impact of these proteins on nuclear morphology and chromatin organization. My work focused on SUN-domain proteins, one of the components of the LINC complex, and on the CRWN and KAKU4 proteins at the periphery of the nucleus. Double hybrid screens in yeast allowed me to identify 24 potential protein partners, more than a third of which are transcription factors. The more precise study of the transcription factor MaMYB for which we created a null allele using the CRISPR method, shows that it plays a more specific role in root formation. The study of mutant combinations for SUN, CRWN and KAKU4 genes reveals developmental abnormalities, particularly in reproductive tissue. Finally, a more detailed study of the role of the KAKU4 protein suggests that it contributes to the morphology of the nucleus in maintaining heterochromatin at the nuclear periphery. In summary, we propose the existence of a transcription factor network recruited to the nuclear periphery by SUN, CRWN and KAKU4 proteins. This protein-protein interaction network would participate in the sequestration of certain transcription factors and/or the localization of certain chromatin domains to the nuclear periphery in order to activate or suppress their transcription.