Caractérisation d'un module MAPK impliqué dans la réponse à la blessure chez Arabidopsis thaliana

Characterization of a MAPK module involved in Arabidopsis response to wounding

• Auteur / Autrice : Cécile Sözen
• Direction : Jean Colcombet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 29/11/2017
• 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 des sciences des plantes de Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Christian Meyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Colcombet, Christian Meyer, Claudia Jonak, Debora Gasperini, Heribert Hirt
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claudia Jonak, Debora Gasperini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Effets du stress

MAP kinase

Plantes -- Lésions et blessures

Mots clés libres

Blessure

MAPK

Signalisation

Acide jasmonique (JA)

Acide salicylique (SA)

Wounding

MAPK

Stress signaling

Jasmonic acid (JA)

Salicylic acid (SA)

Résumé

Les plantes ne pouvant pas se déplacer sont continuellement soumises aux stress environnementaux. La blessure, l’un des stress les plus fréquents auxquels la plante est soumise, peut causer d’important dégâts et faciliter l’entrée de pathogène dans les tissus de la plante. Pour répondre efficacement à la blessure, la plante a développé des mécanismes lui permettant de guérir ses tissus endommagés et d’empêcher l’infection pathogène. Les stress environnementaux sont perçus grâce à la présence de récepteurs spécifiques activant des voies de signalisation qui, à terme, conduisent à la mise en place de réponses de défense. Les modules de MAPK, composés de 3 kinases (MAP3K, MAP2K et MAPK) activées en cascades, représentent d’importantes voies de signalisation impliquées en réponse à divers stress biotiques et abiotiques. Grâce aux approches de tests de phosphorylation in vitro très maîtrisées dans le groupe « Stress signaling », j’ai pu identifier un module MAPK impliquant la MAP2K MKK3 et les MAPKs du groupe C (MPK1, 2, 7 et 14) activé par la blessure. Les MAP3Ks du sous-clade III (MAP3K13 à 20) sont transcriptionnellement induites par divers stress ce qui semble être un mécanisme assez conservé. Certains membres du sous-clade III sont induits par la blessure et parmi eux la MAP3K14 semble avoir un rôle majeur en amont du module MKK3/MPK1-2-7-14. Enfin, j’ai pu montrer que l’acide jasmonique (JA), une phytohormone importante produite en réponse à la blessure, tient un rôle important en amont du module. Ce-dernier est également activé en réponse à l’insecte herbivore Spodoptera littoralis et au champignon nécrotrophe Botrytis cinerea. Dans le contexte de blessure par l’insecte herbivore, MKK3 semble réguler la production de deux phytohormones, le JA et l’Acide Salicylique (SA).

Plants are sessile organisms. They have to cope continuously with environmental stresses. Injury, one of the most frequent stress conditions that plants must face may cause harsh damages to the plant tissues and facilitate the entry of pathogens. Therefore, plants have evolved mechanisms to respond efficiently to wounding by healing damaged tissues and preventing further pathogen infection. Wounding is a complex stress which is perceived by specific receptors which activate signaling pathways leading to those responses. Mitogen-Activated Protein Kinases modules are composed of 3 kinases (MAP3K, MAP2K and MAPK) activated in cascade and represent important signaling pathways involved in response to various biotic and abiotic stresses as well as in developmental processes. During my Ph.D I identified a MAPK module activated 30 minutes after wounding and involving the MAP2K MKK3 acting upstream of C-group MAPKs MPK1-2-7-14. In the past, the laboratory has shown that this module is dependent on the transcriptional regulation of sub-clade III MAP3Ks (MAP3K13 to 20). Some were found induced by wounding and among them MAP3K14 seems to have an important role upstream MKK3/C-group MAPKs. Finally I was able to show that Jasmonic Acid (JA), a major phytohormone produced upon wounding and involved in the mediation of defense responses, was shown to have an important role upstream the MKK3/C-group MAPKs module. The module is also activated by the herbivore Spodoptera littoralis and the necrotrophic fungus Botrytis cinerea. Upon insect feeding, MKK3 negatively regulates JA and SA levels. My work helped to better understand stress signaling events occurring upon wounding.