Etude de la topoisomérase VI et de l'interacteur TFIIFalpha dans les voies de signalisation rétrograde de l'oxygène singulet et antérograde impliquant les protéines PPR chez Arabidopsis thaliana

Study of the Topoisomerase VI and the TFIIFalpha interactor in the singlet oxygen retrograde singnalling and the anterograde signalling involving the PPR proteins in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Laura Dimnet
• Direction : Christophe Laloi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 16/11/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille - Laboratoire de génétique et de Biophysique des plantes. Faculté des sciences (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Stefano Caffarri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Moquet, Fabien Monnet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Géraldine Bonnard, Claire Lurin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance au stress

Mitochondries végétales

Chloroplastes

Stress oxydatif

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Topoisomérase

Stress oxydant

Ppr

Transcription

Arabidopsis

Topoisomerase

Oxidative stress

Ppr

Transcription

Arabidopsis

Résumé

Chez les plantes, les stress biotiques et abiotiques causent la surproduction d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les chloroplastes et les mitochondries. Ces ROS provoquent des dommages parfois irrémédiables pour la cellule ou déclenchent des voies de signalisation rétrogrades qui induisent la tolérance au stress. En parallèle, le génome nucléaire contrôle le développement et l’activité des organites grâce à la signalisation antérograde. Dans ce contexte, le complexe nucléaire Topoisomérase VI (Topo VI) a été étudié chez Arabidopsis thaliana. Topo VI est un régulateur des gènes de réponse à la signalisation rétrograde de la ROS oxygène singulet ; toutefois, les mécanismes qui régissent cette régulation sont inconnus. Afin de les déterminer, des interacteurs de la Topo VI ont été mis en évidence dont la sous-unité alpha du facteur général de transcription TFIIF (TFIIFα). Après caractérisation de l’expression du gène TFIIFα et des isoformes protéiques codées, des analyses transcriptomiques réalisées en condition standard de croissance et en condition de stress photo-oxydant ont montré que Topo VI et TFIIFα co-régulent la majorité des gènes de réponse à ce stress. De plus, ces interacteurs ont un rôle opposé dans la régulation de l’expression de gènes « PentatricoPeptide Repeat » (PPR). Les protéines PPR sont adressées aux chloroplastes et aux mitochondries dans lesquels elles participent à la régulation post-transcriptionnelle ; chez des mutants tfIIfα, des gènes PPR impliquées dans l’édition des ARN sont réprimés et l’édition de sites cibles associés est parfois altérée. Les conséquences de ces altérations sont discutées par l’analyse de fonctions chloroplastiques.

Under biotic and abiotic stress, plants overproduce reactive oxygen species (ROS) in plastids and mitochondria. ROS can cause damages sometimes definitive for cells or trigger retrograde signalling pathways to the nucleus that provide stress tolerance. Concurrently, the nuclear genome controls the development and the activity of organelles through anterograde signalling. In this context, the nuclear complex Topoisomerase VI (Topo VI) is studied in Arabidopsis thaliana. Topo VI is a regulator of stress responsive genes in the retrograde signalling triggered by the singlet oxygen ROS; nevertheless, the mechanisms controlling this regulation are still unknown. To determine them, Topo VI interactors were found out, including the alpha subunit of the general transcription factor TFIIF (TFIIFα). TFIIFα gene expression and the encoded protein isoforms were first characterized and then, transcriptomic analysis in standard growth conditions and under photo-oxidative stress showed that Topo VI and TFIIFα co-regulate most of stress responsive genes. Moreover, these interactors have an opposite role in the expression of "PentatricoPeptide Repeat" (PPR) genes. PPR proteins are targeted to plastids or mitochondria in which they contribute to post-transcriptional regulation mechanisms; in tfIIfα mutants, PPR genes involved in organellar RNA editing are down-regulated, and the editing of associated target sites was sometimes impaired. Possible consequences of this impairment were discussed through the analysis of plastidial functions.