Analyse de la réponse du noyau chez Arabidopsis thaliana au stress thermique

Analysis of the response of the nucleus of Arabidopsis thaliana to heat stress

• Auteur / Autrice : Eduardo Muñoz Díaz
• Direction : Julio Saez-Vasquez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 22/01/2024
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génome et Développement des Plantes (Perpignan)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Reichheld
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Blanvillain, Anthony Henras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Raynaud, Catharina Merchante Berg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets du stress

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Nucléole

Noyau

Température

Stress

Arabidopsis

Nucleoli

Nucleus

Temperature

Stress

Arabidopsis

Résumé

Le noyau est un compartiment cellulaire chez les eucaryotes qui contient la plupart de l'information génétique. Il contient également divers corps nucléaires, comme le nucléole ou les Corps de Cajal. Le mouvement de protéines non-nucléaires vers le noyau a été caractérisé dans les plantes, en réponse au stress thermique, qui est l'un des stress abiotiques le plus remarquables de nos jours. Cependant, le protéome nucléaire, dans les conditions de stress thermique, n'est pas encore complétement caractérisé chez Arabidopsis thaliana(Arabidopsis). Donc, un des objectifs de mon projet de thèse est l'analyse du protéome nucléaire avant, pendant et après le stress thermique. Ainsi, j'ai décrit et corrélé différentes cinétiques ont été décrites, selon l'abondance des protéines dans le noyau, pendant le stress thermique et la période de récupération. Cette analyse a permis d'identifier des protéines nucléolaires essentielles qui s'accumulent durant le noyau dans la période de récupération qui suit l'exposition à des températures élevées. Puisque le nucléole, chez Arabidopsis, est structurellement et fonctionnellement affecté par le stress thermique, cette accumulation de protéines nucléolaires dans la période de récupération est destinée à restaurer la structure et de la fonction normales du nucléole. La seconde partie de mon projet consiste d'étudier la réponse du nucléole à de hautes températures chez Arabidopsis. La distribution subcellulaire de différents facteurs nucléolaires a été examinée pendant et après le stress thermique. Parmi ces derniers, la fibrillarine 2 (FIB2), la nucléoline 1 (NUC1) ou la sous-unité de l'ARN polymérase I NRPA3, parmi d'autres. Ces components nucléolaires montrent une distribution atypique dans le nucléole pendant et après le stress thermique. Finalement, la dernière partie de mon projet s'intéresse au phénomène de séquestration nucléolaire de protéines chez Arabidopsis, régulé au niveau post-traductionnel. Deux éléments de ce phénomène ont été analysés. D'un côté, la fonction d'un motif protéique nommé signal de détention nucléolaire [Nucleolar Detention Signal (NoDS) en anglais], caractérisée dans les cellules humaines, a été analysée chez Arabidopsis pendant le stress thermique. Ce motif est le responsable de l'immobilisation réversible de protéines dans le nucléole de l'acidose ou de choc thermique. Ce motif est présent dans plusieurs protéines du protéome chez Arabidopsis. J'ai mis en évidence et validé expérimentalement le NoDS d'une de ces protéines (LAS1)pour la première fois chez Arabidopsis. Ce motif permet l'adressage de la proteíne LAS1 vers le nucléole lors de stress thermique. D'autre part, j'ai également montré que la transcription des IGS se caractérise par un pic d'accumulation de transcripts pendant le stress thermique chez Arabidopsis.

The nucleus is the compartment in eukaryotic cells containing most of the genetic information. It is also the site of diverse nuclear bodies, such as the nucleolus or Cajal bodies. The movement of non-nuclear proteins into the nucleus has been characterized in plants in response to heat stress, which is one of the most prominent abiotic stresses nowadays. However, the nuclear proteome under conditions of heat stress is not yet well-characterized in Arabidopsis thaliana (Arabidopsis). Thus, one of the main goals of my PhD project is the analysis of the nuclear proteome before, during and after heat stress. That way, different kinetics have been described according to the protein abundance in the nucleus throughout heat stress and the recovery period. This analysis identified crucial nucleolar proteins significantly accumulating in the nucleus in the recovery phase after exposure to high temperatures. Since Arabidopsis nucleoli are affected structural- and functionally upon heat stress, this accumulation of nucleolar proteins in the recovery phase aims the recovery of the normal nucleolar structure and function. The second part of my project includes the response of the nucleolus to heat stress in Arabidopsis. The subcellular distribution of different nucleolar components has been examined during and after heat stress. These components include fibrillarin 2 (FIB2), nucleolin 1 (NUC1) or the RNA polymerase I subunit NRPA3, among others. These nucleolar components exhibit atypical distribution patterns in the nucleolus upon and after heat stress. Finally, the last part of my project involves the post-translational event of nucleolar sequestration of proteins in Arabidopsis. Two components of this phenomenon have been analysed. On the one hand, the role of a protein motif termed nucleolar detention signal (NoDS), which has been characterised in human cells, has been analysed In Arabidopsis under heat stress. This motif is responsible of the reversible immobilisation of proteins in the nucleolus upon acidosis or heat shock in human cells. NoDSs have been found in certain proteins in the proteome of Arabidopsis. The NoDS of one of those proteins (LAS1) has been experimentally validated for the first time in Arabidopsis, promoting nucleolar localisation under heat stress. On the other hand, the transcription of the IGS has also been analysed in Arabidopsis under heat stress, observing a peak in the accumulation of IGS transcripts under heat stress.