Étude du rôle de CPK5 et CPK6 dans les voies de signalisation de stress via l’identification de leurs substrats chez Arabidopsis thaliana

Role of CPK5 and CPK6 in stress signaling pathways through the identification of their substrates in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Tiffany Delormel
• Direction : Marie Boudsocq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 12/12/2018
• 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 : Grégory Vert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie Boudsocq, Grégory Vert, Véronique Santoni, Christian Mazars, Delphine Chinchilla, Mathieu Jossier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Véronique Santoni, Christian Mazars

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcium

Protéines kinases

Plantes -- Effets du sel

Plantes -- Amélioration génétique

Mots clés libres

Signalisation

CDPK

Stress

Salinité

Substrat

Calcium

Signaling

CDPK

Stress

Salinity

Substrate

Calcium

Résumé

Dans leur environnement naturel, les plantes doivent continuellement s’adapter pour survivre aux diverses stimuli auxquels elles sont confrontées. La salinité est responsable de fortes pertes de rendements et une meilleure compréhension des mécanismes capables d’induire la tolérance de la plante est nécessaire. Au niveau cellulaire, les stress biotique et abiotique perçus induisent la production de messagers secondaires ce qui active des voies de signalisation faisant intervenir différentes familles de protéines kinases dont les protéines kinases dépendantes du calcium, les CDPKs. Lorsqu’elles sont activées, elles vont phosphoryler des substrats permettant la mise en place des réponses spécifiques au stress perçu.CPK5 et CPK6 sont des régulateurs positifs de la tolérance au stress salin et également de la résistance aux bactéries, notamment par l’induction de gènes de réponses. L’identification de 25 nouveaux substrats putatifs par une approche phosphoprotéomique pourraient permettre une meilleure compréhension du rôle de CPK5 et CPK6 dans la réponse aux stress. Parmi les candidats étudiés dans ce manuscrit, six ont été validées in vitro, notamment deux ubiquitine ligases E3 dont la mutation d’un site conservé inhibe la phosphorylation par CPK5 et CPK6. Bien que l’étude des mutants knock-out n’ait pas permis de leur attribuer un rôle dans la tolérance à la salinité, certains pourraient agir en aval de CPK5/6 dans la réponse aux pathogènes.

Plants are subjected to several environmental stimuli and must adapt to survive. A better understanding of the mechanisms involved in plant tolerance is necessary to find solution to the salt stress that is responsible for important yield loss. At the cellular level, the perception of biotic and abiotic stress leads to the accumulation of secondary messengers that activate protein kinases involved in different signaling pathways as calcium-dependent protein kinases (CDPKs). Once they are activated, CDPKs can phosphorylate substrates which are able to induce appropriate responses to the stimuli.CPK5 and CPK6 are positive regulators of salt stress and biotic stress, notably through the induction of response genes. To better understand their roles in plant stress response, a phosphoproteomic approach was conducted and could identify 25 new putative substrates for CPK5. Six of the studied candidates were validated in vitro for phosphorylation by CPK5 and CPK6. Among them, two ubiquitin E3 ligases are not phosphorylated anymore by CPK5 and CPK6 when mutated on a conserved phosphosite. Unfortunately, the knock-out mutants of the substrates in salt condition did not show any phenotype. However some of them are known to play a role in response to pathogen and could act downstream of CPK5 and CPK6.