Identification des modules de la signalisation auxinique impliqués dans la morphogenèse foliaire

Identifying auxin signaling modules involved in leaf serration

• Auteur / Autrice : Manon Boudin
• Direction : Catherine Perrot-Rechenmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 28/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marianne Delarue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Perrot-Rechenmann, Marianne Delarue, Valérie Legué, Doan-Trung Luu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Legué, Doan-Trung Luu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Croissance

Feuilles

Auxines

Mots clés libres

Auxine

Arabidopsis thaliana

ARFs

Morphogénèse foliaire

Auxin

Arabidopsis thaliana

ARFs

Leaf morphogenesis

Résumé

L’auxine est une hormone essentielle au développement des plantes, tant pour la division quel’expansion cellulaire. La transcription des gènes de réponses à l’auxine est permise par un mécanisme designalisation faisant intervenir des complexes ubiquitine ligase E3 impliquant des protéines à F-boxTIR1/AFBs, qui en présence d’auxine peuvent interagir avec les répresseurs transcriptionnels AUX/IAA pourinduire leur dégradation et activer la transcription de gènes de réponses à l’auxine. Cette transcriptionimplique des facteurs de transcription ARFs (Auxin Response Factors). Dans la feuille, un maximum d’auxinerésultant de l’activité des transporteurs d’efflux d’auxine PIN1 participe à l’initiation des dents à la marge. Lefacteur de transcription CUC2 qui permet la formation des domaines frontières intervient dans le contrôle del’orientation des transporteurs PIN1. L’auxine réprime également CUC2 limitant ainsi son expression au sinus,ce qui semble nécessaire pour la formation des dents. Les acteurs de la signalisation auxinique impliquésdans la formation des dents ne sont néanmoins pas connus chez Arabidopsis.Dans cette thèse, les profils d’expression des ARFs ont été mis en évidence dans les jeunes feuillesd’Arabidopsis au moment de la formation des dents et une cartographie fine a été établie. Trois ARFspotentiellement répresseurs ARF1, ARF3, ARF18 et trois activateurs ARF5, ARF6, ARF8 ont été identifiéscomme étant exprimés dans la zone dent/sinus. La modification de leurs profils d’expression dans des formesde feuilles modifiées par des variations d’expression de CUC2 a également été étudiée. Afin de déterminer sices ARFs sont impliqués dans la morphogénèse foliaire et plus particulièrement dans l’initiation des dents, lesimple mutant arf5-2/mpS319, et les doubles mutants arf6-2 arf8-3, arf1-5 arf3-1, arf1-5 arf18-2 et arf3-1arf18-2 ont été générés et analysés. Les feuilles matures du mutant nul arf5-2/ mpS319 présentent une tailleplus importante que celles de Col-0, suggérant que ARF5 serait impliqué dans l’expansion cellulaire.

Auxin is essential for plant development, more particularly by participating in cellular division andexpansion. Transcription of auxin response genes is allowed by the auxin signaling pathway involving the F-boxTIR1/AFBs proteins associated to ubiquitin ligase E3, which can interact with the AUX/IAA repressors in thepresence of auxin to trigger their degradation and activate transcription of early auxin response genes involvingthe Auxin Response Factors (ARF). At the leaf margin, an auxin maximum resulting from the transport of auxinmediated by the auxin efflux carrier PIN1 is required for teeth formation. The transcription factor CUC2 thatdefines boundary domains, somehow redirects PIN1 to create a convergent flux to the apex of the tooth. Auxinrepresses CUC2 thus limiting its expression to the sinus. In Arabidopsis, the actors of the auxin signalingpathway involved in leaf serration are unknown.In this thesis, the expression profiles of ARFs genes have been investigated in young leaves of Arabidopsis, morespecifically during teeth formation and a detailed map was built. Three ARFs acting as putative repressors ARF1,ARF3 and ARF18 and three activators ARF5, ARF6 and ARF8 were identified as been expressed in thesinus/teeth area. Their expression profiles were also studied in leaves exhibiting modified shapes as a result ofvariations in CUC2 expression. To determine if these ARFs are involved in leaf morphogenesis and moreparticularly in tooth initiation, the arf5-2 null mutant and the double null mutants arf6-2 arf8-3, arf1-5 arf3-1,arf1-5 arf18-2 and arf3-1 arf18-2 were generated and serration was analyzed. Length of arf5-2 mature leaves islonger than the wild type, suggesting that ARF5 could be involved in cell expansion.