Caractérisation des protéines « Plant Mobile Domain » dans la régulation de l’expression des gènes et la répression des éléments transposables chez Arabidopsis thaliana

Characterization of the "Plant Mobile Domain" proteins in the regulation of gene expression and the silencing of transposable elements in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Mélody Nicolau
• Direction : Guillaume Moissiard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 15/10/2020
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génome et Développement des Plantes (Perpignan) - Laboratoire Génome et développement des plantes / LGDP - Laboratoire Génome et développement des plantes / LGDP
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Raynaud, Hervé Vaucheret, Christel Carles, Christoph Grunau, Marie Mirouze
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Raynaud, Hervé Vaucheret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Régulation génétique

Transposons

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Pmd-C

Main

Transcription

Éléments transposables

Arabidopsis thaliana

Pmd-C

Main

Transcription

Transposable elements

Arabidopsis thaliana

Résumé

Au sein du noyau eucaryote, la transcription, première étape de l’expression génique, est régulée par de nombreux facteurs et modifications épigénétiques telles que la méthylation de l’ADN et les modifications chimiques des histones. Les modifications épigénétiques jouent aussi un rôle essentiel dans la répression des séquences d’ADN répétées tels que les éléments transposables (TEs) qui, de par leur nature, peuvent avoir des effets délétères sur l’intégrité de la cellule. Grâce à un crible génétique mené chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, la protéine MAINTENANCE OF MERISTEM (MAIN) a récemment été identifiée comme étant nécessaire pour la répression des TEs. MAIN appartient à la famille des Plant Mobile Domain (PMD) et possède trois proches paralogues : MAIN-LIKE1 (MAIL1), MAIL2 et MAIL3. Le but de ma thèse a été de comprendre les rôles et modes d’action de ces protéines dont les fonctions cellulaires restent mal connues. J’ai pu démontrer que MAIN et MAIL1 interagissent physiquement ensemble, mais aussi avec une phosphoprotéine phosphatase putative nommée PP7L. Grâce à des analyses de transcriptomiques, j’ai pu montrer que de nombreux gènes et TEs étaient communément dérégulés dans les fonds mutants main, mail1 et pp7l, ce qui est en accord avec l’identification d’un complexe protéique MAIN/MAIL1/PP7L. J’ai également initié des expériences de biochimie dans le but de déterminer le mode d’action des protéines MAIN et MAIL1, ainsi que des analyses de transcriptomiques de mutants mail2 et mail3 afin de mieux comprendre le rôle de ces protéines au sein de la cellule.

Within the eukaryotic nucleus, transcription, the first step in gene expression, is regulated by numerous factors and epigenetic modifications such as DNA methylation and chemical modifications of histones. Epigenetic modifications also play an essential role in the répression of repeated DNA sequences such as transposable elements (TEs) which, by their nature, can have deleterious effects on cell integrity. Thanks to a genetic screen conducted in the model plant Arabidopsis thaliana, the MAINTENANCE OF MERISTEM (MAIN) protein has recently been identified as necessary for the repression of TEs. MAIN belongs to the Plant Mobile Domain (PMD) family and has three close paralogues: MAIN-LIKE1 (MAIL1), MAIL2 and MAIL3. The aim of my thesis was to understand the roles and modes of action of these proteins whose cellular functions remain poorly understood. I was able to demonstrate that MAIN and MAIL1 interact physically together, but also with a putative phosphoprotein phosphatase named PP7L. Through transcriptomic analyses, I was able to show that many genes and TEs were commonly deregulated in MAIN, MAIL1 and pp7L, which is consistent with the identification of a MAIN/MAIL1/PP7L protein complex. I have also initiated biochemical experiments to determine the mode of action of MAIN and MAIL1 proteins, as well as transcriptome analyses of mail2 and mail3 mutants to better understand the role of these proteins in the cell.