Recherche des gènes de la calcineurine et autres phosphatases à sérines/threonines, et de leur rôle dans les cellules végétales

par Michel Cannieux

Thèse de doctorat en Pharmacie

Sous la direction de Marc Rideau.

Soutenue en 1998

à Tours .


  • Résumé

    Au cours de notre travail, nous avons cherché à isoler des ADNc codant des sous-unités catalytiques de phosphatases à sérine/thréonines, d'abord de type PP2B (calcineurine), puis de type PP1 et PP2A. Nous avons ensuite suivi leur expression dans les cellules in vitro de C. Roseus et dans la plante entière, ceci afin d'étudier leur relation éventuelle avec la différenciation métabolique conduisant aux synthèses alcaloïdiques. Nous présentons des arguments montrant que l'existence d'une calcineurine est douteuse chez les végétaux, au moins sous la forme connue chez les autres organismes eucaryotes. Les ADNc codant les sous-unités catalytiques de phosphatases à sérine/thréonine PP1 et PP2A ont été recherchés par la même méthode et par criblage de banque ADNc de C. Roseus. L'utilisation de la 5' et 3' RACE-PCR (rapid amplification of cDNA ends) suivie d'une RT-PCR (reverse transcription-PCR) de vérificaton a permis de caractériser deux ADNc complet. Nous décrivons ensuite les deux premiers ADNc complets codant des sous-unités catalytiques de phosphatase à sérine/thréonine de type PP1 et PP2A caractérisés chez C. Roseus. Nous avons aussi caractérisé un clone correspondant à une partie d'un transporteur ABC (ATP binding cassette) ressemblant au transporteur TUR2 de spirodella polyrrhiza. Dans les cellules cultivées in vitro, les cytokinines stimulent l'accumulation des transcrits CrABC1 ; l'acide abscissique est en effet. Cette dernière hormone est au contraire fortement activatrice des transcrits TUR2 de la lentille d'eau. Dans la plante, le gène CrABC1 s'exprime essentiellement dans les inflorescents.


  • Résumé

    Post-translational modification of enzyme activity is a well known ubiquitous process. In plants, reverible phosphorylations control many metabolic pathways in responses to light, phytopathogen attacks and changes of environmental factors : temperature, plant growth regulators, nutrients. . . Both phosphorylations and déphosphorylations are supposed to regulate some steps of the very complex secondary metabolic pathways of plants, leading to the biosynthesis of various compounds, many of them of pharmacological interests. The laboratory currently studies the indole alkaloids production is cultured cell suspensions (C2OD line) of periwinkle (catharansus roseus). A cDNA encoding a cytosolic cylophilin (a peptidyl prolyl cis-trans isomerase with chaperone activity) has been previously characterized. Its transcripts were found to be up-regulated in cells grown under alkaloid accumulating conditions. In the present work we investigated whether or not, the molecular partner of cyclophilin in fungal and animal cells, ie the calcium/calmoduline dependent serine/threonine phosphoprotein phosphatase (also called calcineurin or PP2B) is also present in higher plants. Indeed, in spite of several biochemical evidences of its activity, no plant equivalent of the mammal, insect or fungi calcineurin genes have been characterized to date. Based on very high similarities between the PP2BS cDNAs cloned so far, we attempted to amplify a fragment of the periwinkle gene using PCR and related methods. No calcineurin cDNA could be found in the genome of periwinkle. Similar results were obtained in other labs. , either by similar methods or by complementation of yeast calcineurin-deficien mutants with plant cDNAs. So the occurance of a plant calcineurin seems to be doubtful in plants. We also searched for cDNAs encoding other serine/threonine phosphoprotein phosphatase. We report on the amplification of two cDNAs encoding type 1 (CrPPIA) and 2A (CrPP2AI) serine/threonine phosphatase (PP1 et PP2A). We tried to determine the number of corresponding genes, and started to study their expression, both in plant organs and in C20D cell suspensions, in response to different treatments. Both the PP1 and PP2A genes are expressed in the plant, mainly in stems and flowers, but very poorly in roots and leaves. No regulation could be detected in C20D cells in response to the plant growth regulators 2,4-D, zeating and methyl jasmonate. During this work, we characterized a clone (CrABC1) encoding a part of an ABC transporter, which is similar to the Spirodella polyrrhiza TUR2 and the Saccharomyces cerevisiae PDR5 (pleiotropic drug resistance) ABC transporters. The corresponding gene is highly up-modulated by cytokinins (CKs), but is not regulated by abscissic acid. These results strongly contrast with those obtained in S. Polyrrhiza, where TUR2 is activated by ABA and downregulated by CKs. In periwinkle plants, the CrABC1 transporter seems to be mainly expressed in flowers.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 133-149.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TPH-1998-TOUR-3810
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