Une nouvelle approche pour l'étude de l'expression du génome mitochondrial de Triticum oestivum

par Jean-Claude Farré

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et médicales. Biologie - Santé

Sous la direction de Alejandro Araya.

Soutenue en 2001

à Bordeaux 2 .


  • Résumé

    Les mécanismes d'expression génique de la m̀itochondrie de plante sont complexes (présence de promoteurs multiples, la maturation de transcrits par de cis- ou trans-épissage et l'édition de l'ARN). J'ai étudié l'expression de l'orf mat-r situé dans un trans-intron associé à deux exons, nad1e et nadIII, dans le même locus. Cet orf contient deux domaines, RT et X, homologue aux maturases. Il semble impliqué dans l'épissage des intronsvoire dans le transfert de gènes entre organelles. Deux transcrits de mat-r ont été mis en évidence : l'un de 2,8kb comprenany le domaine X lié à nad1e et nad5III. Le promoteur de l'ARm de 2,4kb se trouve dans la région codante de mat-r et contient la séquence canonique CRTA. Le promoteur du transcrit de 2,8kb ne présente pas de motif connu. L'étude de l'édition du transcrit mat-r chez le blé et la pomme de terre, a montré que des changements C-->U ont lieiu à l'intérieur des domaines RT et maturase. Deux événements d'édition ont lieu dans le domaine VI des trans-introns de nad1e et nad5III. L'édition permet d'organiser le domaine VI dans une conformation mieux adaptée à l'épissage. La conservation du cadre de lecture mat-r dans la plupart des plantes indique que cet orf est fonctionnel. J'ai mis au point une procédure de transformation des mitochondries me permettant d'étudier in organello les processus d'épissage et d'édition des ARNmt. Deux plasmides ont été construits, l'un contenant un gène exogène(luciférase) et l'autre un gène mitochondrial (coxII) contrôlés par le promoteur de coxII. Les transgènes sont transcrits après électrotransformation. Le gène coxII a été muté dans des régions nécessaires à l'épissage, c'est à dire les séquences d'interaction entre l'exon 1 et l'intron (EBS1-IBS1 et EBS2-IBS2), dans le domaine VI. J'ai confirmé le rôle fonctionnel de ces régions et la participation d'un site alternatif EBS2' ce qui montre que des interactions multiples interviennent au cours de l'épissage. J'ai montré que la structure canonique tige-boucle du domaine VI est indispensable à l'épissage. Le site C259 de coxII est une cible pertinente pour étudier les éléments de la reconnaissance en cis du site d'édition. Des mutations par délétion autour du site ont permis de situer le domaine reconnu entre 15 nt en amont et 6 nt en aval du C et de constater que le résidu voisin en 3' est important pour l'édition du site. La région 3' est nécessaire à la détermination du C à éditer. La région 5' peut être interchangée entre deux sites d'édition, par contre, la région 3' n'est pas interchangeable. La possibilité de "transformer" des mitochondries isolées avec des plasmides recombinants, m'a permis d'analyser les mécanismes d'épissage et de proposer un modèle de reconnaissance du site d'édition chez la mitochondrie de plante.


  • Résumé

    The mechanism of gene expression in plant mitochondria is extremely complex given the involvement of multiple promotors, transcript maturation by cis- and trans-splicing and RNA editing This work describes the expression of the mat-r orf which is found in a trans-intron associated with two exons, nad1e and nad5III in the same locus. This orf has two motifs, reverse transcriptase (RT) and maturase (X domain) homologous to maturases. This orf has been described as being involved in the splicing as well as in gene transfer between organelles. Two mat-r transcription products have been described, a minor form of 2. 8 kb and a more abondant product of 2. 4 kb carrying the X domain linked to nad1e and nad5III. The promoter corresponding to the 2. 4 kb mRNA, found in the mat-r coding region, carries the canonical sequence CRTA. The 2. 8 promoter does not contain this consensus motif. RNA editing studies of mat-r in wheat and potato show that C-to-U changes are found in the RT and maturase domains. Two additional editing events take place in the domain VI of the nad1e and nad5III trans-introns. RNA editing of the VI domain led to a conformation favouring the splicing step. The conservation of the mat-r reading frame in most plants and the presence of RNA editing observed in this orf suggest strongly that mat-r is functional in plant mitochondrial gene expression. In the second part of my thesis project I have described the transformation of isolated mitochondria, thus allowing the study in organello of two post-transcriptional processes : splicing and RNA editing. Two plasmids were made, one contained the exogenous luciferase gene and the other a paradigmatic mitochondrial gene, coxII, both genes were under the control of the coxII promotor. Our results showed unambiguosly that. . .

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Informations

  • Détails : 176 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.145-163

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  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque des Sciences du Vivant et de la Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : CMTB 2001-840
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