Les transporteurs de saccharose et la répartition du carbone chez Arabidopsis thaliana : rôle dans l'adaptation du système racinaire aux contraintes de l'environnement

Sucrose transporters and carbon partitioning in Arabidopsis thaliana : role in root system adaptation to environmental constraints

• Auteur / Autrice : Nils Hennion
• Direction : Rémi Lemoine, Nathalie Pourtau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes ; Biotechnologies Animales, Végétales et Microbiennes
• Date : Soutenance le 23/11/2018
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie et biologie des interactions - EBI (Poitiers ; 2012-....) - Ecologie et biologie des interactions / EBI
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Marie-Pascale Prud'homme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rémi Lemoine, Nathalie Pourtau, Nathalie Ollat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie Dinant, Philippe Nacry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transport physiologique

Glucides

Saccharose

Phloème

Racines (botanique)

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

AtSUCs

Saccharose

Racines

Transport

Phloème

AtSUCs

Sucrose

Roots

Transport

Phloem

Résumé

L'objectif de cette thèse était d'élucider le rôle des transporteurs de saccharose dans les racines d’A. thaliana pour mieux comprendre la répartition du carbone dans la plante entière.Nous nous sommes focalisés sur l’étude des deux principaux transporteurs de saccharose exprimés dans les racines : AtSUC1 et AtSUC2. Une étude du mutant KO suc1 et une étude des plantes greffées présentant la mutation KO du gène AtSUC2 uniquement dans les racines ont été réalisées sur des plantes au stade adulte (30 à 32 jours après semis) cultivées en rhizobox. De plus, les localisations de l’expression des gènes et des protéines de ces transporteurs ont été réalisées dans les racines de plantes adultes pour la première fois. La localisation de l’expression d’AtSCU1 dans les pointes racinaires, nous a permis de conclure sur un rôle potentiel d’AtSUC1 dans le déchargement du saccharose du phloème dans les zones de croissance des racines et/ou un rôle potentiel de senseur du signal glucidique ou du déficit hydrique, probablement en lien avec l’ABA. Les résultats montrent qu’AtSUC2 aurait un rôle dans le développement racinaire, certainement via le déchargement du saccharose du phloème dans les zones d’élongation des racines et dans le rechargement du phloème le long des racines (notamment dans les départs de racines latérales). De plus, AtSUC2 pourrait avoir un rôle dans l’augmentation locale d’hexoses liée à l’émergence des racines latérales. Enfin, nos résultats indiquent une contradiction entre la localisation de l’expression du gène AtSUC2 retrouvée dans le parenchyme cortical et la localisation de la protéine qui n’est pas retrouvée dans ces cellules. Néanmoins les deux approches s’accordent sur la localisation dans les cellules compagnes.

The aim of this thesis was to elucidate the role of sucrose transporters in the roots of Arabidopsis thaliana to have a better comprehension of the carbon partitioning in the whole plant.We focused on the study of the two main sucrose transporters expressed in the roots: AtSUC1 and AtSUC2. A study of the KO mutant suc1 and a study on grafted plants with the KO mutation of the AtSUC2 gene only in the roots (micro-graft) were carried out on adult plants (30 to 32 days after sowing) grown in rhizobox. In addition, the localization of the expression of the genes and proteins of transporters were carried out in the roots of adult plants for the first time. The localization of AtSCU1 expression in the root tips allowed us to conclude on a potential role of AtSUC1 in the sucrose phloem unloading in root growth areas and/or a potential role of sensor of carbohydrate signal or of water deficit, probably related to ABA. The results also show that AtSUC2 has a role in root development and certainly via sucrose phloem unloading in root elongation’s areas and in the phloem reloading along the roots (especially in sites of emergence of lateral roots). In addition, AtSUC2 may have a role in the local increase of hexoses associated with the emergence of lateral roots. Finally, our results indicate a contradiction between the localization of the AtSUC2 gene expression found in the cortical parenchyma and the localization of the protein that is not found in these cells. Nevertheless the two approaches agree on the localization in the companion cells.