Rôle des multicopper oxydases dans l'homéostasie du fer chez Arabidopsis thaliana
Auteur / Autrice : | Alexis Brun |
Direction : | Stéphane Mari |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Biologie du développement |
Date : | Soutenance le 08/09/2022 |
Etablissement(s) : | Université de Montpellier (2022-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut des Sciences des Plantes de Montpellier / IPSIM |
Jury : | Président / Présidente : Christian Dubos |
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Mari, Sébastien Thomine, Jacques Bourguignon, Laurence Marquès, Thierry Desnos | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Thomine, Jacques Bourguignon |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Le fer est un micronutriment essentiel universel pour des réactions primordiales du métabolisme (respiration, photosynthèse, transfert d'électron etc...). Bien qu'abondant, il est peu bio-disponible en milieu aérobie et peut générer des ROS. Son acquisition et son transport nécessite le contrôle de son statut redox pour limiter sa toxicité. En plus de la réduction du fer pour le mobiliser, les modèles eucaryotes possèdent des ferroxydases associées à des transporteurs pour acheminer le fer sous forme de Fe(III), moins toxique. Chez les plantes supérieures, la réduction du fer a bénéficié d'une attention particulière dans un contexte de lutte contre la carence en fer en culture, mais l'étude de la ferroxydation est restée superficielle jusqu'à récemment. Des ferroxydases existent chez Arabidopsis mais leur rôle, s’il existe, dans l’homéostasie du fer n’est pas encore élucidée. Chez Arabidopsis, il existe plusieurs ferroxydases potentielles dont une petite sous-famille de Multicopper-oxydases (MCO1,2,3) qui présente une grande similarité avec la ferroxydase modèle FET3 de S.cerevisiae. Dans mes travaux, j’ai pu mettre en évidence que parmi elles, MCO3 a une activité ferroxydase et complémente le mutant fet3fet4 ; MCO1 et MCO3 sont apoplastiques. Pour analyser le rôle physiologique de ces gènes, j’ai généré un triple mutant mco1,2,3 par CRISPR/Cas9. Grâce à des approches d’imagerie du fer, j’ai pu montrer que les cellules de mésophylle du triple mutant accumulent plus de fer que le sauvage. Plus précisément, on observe plus de fer dans les chloroplastes et dans les vacuoles. Ces observations ont été confirmées par l’analyse de l’expression de gènes liés au transport intracellulaire du fer. Chez le triple mutant mco1,2,3, les gènes VTL2 et VTL5, codant pour des transporteurs vacuolaires d’influx de fer sont induits alors que le transporteur vacuolaire d’efflux, NRAMP4, est réprimé. Cette sur-accumulation de fer pourrait entrainer une certaine toxicité, également suggérée par une plus forte production d’espèces réactives de l’oxygène chez le triple mutant. Je propose que ces AtMCOs formeraient une barrière supplémentaire dans la gestion de l’excès de fer à la surface des cellules du mésophylle, influençant ainsi la répartition du fer au niveau cellulaire en limitant son entrée dans la cellule foliaire. Les AtMCOs viennent ainsi agrandir la cohorte restreinte de ferroxydases d’Arabidopsis connues (avec LPR1 et LAC12 (Muller et al 2015 ; Bernal et al 2021)) dont l’intégration dans l’homéostasie du fer d’Arabidopsis reste à clarifier.