Etude de la topoisomérase VI et de ses partenaires dans la fonction isolatrice barrière et la réponse au stress photo-oxydant chez Arabidopsis thaliana

Study of topoisomerase VI and its partners in barrier insulator function and photooxidative stress response in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Florent Velay
• Direction : Christophe Laloi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance le 06/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génétique et de Biophysique des plantes. Faculté des sciences (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Stefano Caffarri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Clara Richet-Bourbousse, Ben Field
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Robert Blanvillain, Cécile Raynaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Topoisomérases

Arabidopsis thaliana

Stress oxydatif

Cohésine

Mots clés libres

Fonction isolatrice barrière

Topoisomérase

Cohésine

Stress oxydant

BiFC

Barrier insulator function

Topoisomerase

Cohesin

Oxidative stress

BiFC

Résumé

La Topoisomérase VI (TopoVI) est composée des sous unités TopoVI A et TopoVI B, présentes chez les archées, les protistes et les viridiplantae. Chez les plantes, TopoVI possède deux sous unités additionelles nommées BIN4 et RHL1, et est impliquée dans diverses fonctions telles que l’endoréplication, la skotomorphogenèse et la signalisation hormonale. Lors d’un crible génétique, un mutant ponctuel de TopoVI A (caa39) a été caractérisé comme activant de manière constutive une réponse au stress photo-oxydant. Les études approfondies de ce mutant suggèrent que TopoVI contrôle l’expression des gènes de réponse à l’oxygène singulet.Les travaux de cette thèse ont participé à démontrer que TopoVI assure également une fonction isolatrice barrière en protègeant les ilots d’euchromatine (IEs) localisés dans les régions péricentromériques contre l’invasion de la marque hétérochromatinienne H3K9me2. Dans le mutant caa39, l’invasion de marques répressives dans les IEs est corrélée avec la baisse d’expression des gènes résidant dans ces mêmes ilots.Ces travaux montrent également que TopoVI intéragit avec la sous unité de cohésine SMC3. L’obtention de lignées supprimant l’expression de SMC3 a permis d’étudier l’impact d’un disfonctionnement du complèxe cohésine dans la plante. Comme chez le mutant caa39, la baisse du niveau de SMC3 conduit à l’activation de l’expression des gènes de réponse au stress oxydant ainsi qu’a une résistance au traitement par forte lumière. Cependant, la perte de SMC3 ne provoque pas de changement uniforme dans l’expression des gènes d’IEs, suggérant que le complèxe cohésine n’est pas impliqué dans la fonction barrière assurée par TopoVI.

The Topoisomerase VI (TopoVI) is composed of the TopoVI A and TopoVI B core subunits, and is present in archaea, protists and viridiplantae. In plants, TopoVI also includes two additional subunits named BIN4 and RHL1, and is involved in various biological process such as endoreduplication, skotomorphogenesis or hormone signalling. Moreover, a previous genetic screen revealed that plants carrying a mutant allele of TopoVI A (caa39) constitutively activate a response to photooxidative stress. Extensive studies of caa39 suggest that TopoVI controls the expression of singlet oxygen responsive genes. The work reported in this manuscript helped demonstrating that TopoVI complex also provides a barrier insulator function by protecting euchromatin islands located in pericentromeric regions against spreading of the heterochromatin mark H3K9me2. In caa39, invasion of repressive marks into euchromatin islands correlates with decreased expression of genes localized inside euchromatin islands.In this study, we also demonstrated that TopoVI interacts with the cohesin subunit SMC3. We obtained two independent lines silencing the expression of SMC3. These lines allowed to investigate the consequences of a defective cohesin complex in plants. As observed in caa39, decreased SMC3 level leads to overexpression of oxidative stress response genes as well as resistance to high light stress. However, loss of SMC3 does not cause a uniform change in the expression of euchromatin island genes, suggesting that the cohesin complex is not involved in TopoVI-dependent barrier function.