The role of auxin in cell differentiation in meristems

par Jekaterina Truskina

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Teva Vernoux et de Anthony Bishopp.

Soutenue le 28-09-2018

à Lyon en cotutelle avec l'University of Nottingham , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec École normale supérieure de Lyon (2010-...) (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes (1993-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Renaud Dumas.

Le jury était composé de Teva Vernoux, Anthony Bishopp, Renaud Dumas, Zoe A. Wilson, Catherine Bellini, Joop EM Vermeer.

Les rapporteurs étaient Zoe A. Wilson, Catherine Bellini.

  • Titre traduit

    Rôle de l'auxine dans la différenciation des cellules au sein des méristèmes


  • Résumé

    L'auxine régule la croissance et le développement des plantes grâce aux facteurs de transcription de la famille des "AUXIN RESPONSE FACTOR" (ARF). Chez Arabidopsis thaliana en particulier, ARF5, 6, 7, 8 et 19 activent l'expression de gènes cibles en réponse à l'auxine. Ces cinq ARF activateurs contrôlent de façon plus ou moins redondante des processus divers au cours du développement de la plante, notamment la régulation des croissances au niveau des méristèmes racinaires et aériens ainsi que la formation des racines latérales ou des méristèmes axillaires.Chacun de ces cinq ARF activateurs présente des patrons d'expression uniques dans chacun des tissus racinaires et aériens, en association avec leurs fonctions particulières. Il est probable que cette expression tissu-spécifique trouve son origine dans un contrôle différencié de leur transcription. Dans cette étude, des régulateurs amonts de la transcription de ARF5, 6, 7, 8 et 19 ont été identifiés par une méthode haut-débit de crible simple hybride en levure (Y1H). Une procédure d'expression transitoire en protoplastes a permis de confirmer que l'expression de chaque ARF activateur est contrôlée par des régulateurs spécifiques, dont la majorité se comportent comme des répresseurs de la transcription des ARF in planta. Parmi les régulateurs identifiés, les facteurs de transcription ont été étudiés grâce à des mutants pour préciser les interactions in planta. Ces mutants montrent des phénotypes développementaux typiques de perturbations de l'auxine dans les racines et les tiges : altérations des cinétiques de croissance, de l'émergence des organes latéraux ou de réponses à l'auxine et modification de l'expression des ARF activateurs.Par ailleurs, ce travail aborde également les dialogues entre les voies de signalisation de l'auxine et des cytokinines, et en particulier le rôle de ces interactions dans le développement des racines et des tiges. Une des interactions identifiées dans le crible Y1H est la répression de ARF7 par CRF10, un gène membre de la famille des "Cytokinin Response Factors". Nous avons mis en évidence l'importance de cette interaction pour le maintien de l'architecture du méristème apical racinaire, pour la sénescence des feuille et pour la réponse phototropique à la lumière bleue dans les hypocotyles.


  • Résumé

    Auxin regulates plant growth and development through the transcription factors of the AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF) gene family. Most notably in Arabidopsis thaliana ARF5, 6, 7, 8 and 19 activate expression of target genes in response to auxin. These five ARF activators control both variable and overlapping processes during plant development including regulation of growth at the root and the shoot apical meristems, lateral root and axillary shoot formation. Each of the five ARF activators shows unique tissue-specific expression patterns in the root and the shoot associated with their distinct functions. This tissue-specific expression is likely derived from the differences in the control of ARF activator transcription. In this study the upstream regulators of ARF5, 6, 7, 8 and 19 transcription were identified. This was achieved by utilizing a high-throughput yeast one-hybrid (Y1H) method. The transient protoplast assay revealed that each ARF activator is controlled by specific transcriptional regulators and that the majority of these regulators are repressors of ARF transcription in planta. Mutants of the regulatory transcription factors were utilized to additionally investigate the interactions in planta. These mutants display auxin-related developmental phenotypes in the root and the shoot including alternations in growth kinetics, emergence of lateral organs, responses to auxin and altered expression of ARF activators. Furthermore, this study additionally focuses on cross-talk between the auxin and cytokinin signaling pathways and its role in root and shoot development. One of the interactions identified in the Y1H screen is a repression of ARF7 by CRF10, a member of the Cytokinin Response Factors gene family. The importance of this interaction in maintaining architecture of the root apical meristem, in leaf senescence and in the phototropic response to blue light in hypocotyls is studied.


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