Le rôle des ankyrine protéines kinases dans le développement végétal

par Delphine Chinchilla

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Martin Crespi.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Les protéines kinases constituent des régulateurs essentiels des voies de signalisation. Chez Medicago spp. , le gène Msapk1 " Medicago saliva ankyrin protéine kinase " a été identifié comme exprimé dans les nodosités spontanées de luzerne. Il code pour un nouveau type de kinase, composée d'un domaine aminoterminal à motif ankyrine fusionné à un domaine catalytique. Cette structure est retrouvée au sein de protéines "Integrin-Linked Kinases" animales, impliquées dans l'adhésion cellulaire. Mon travail de thèse a porté sur la caractérisation des gènes APK chez Medicago spp. , et de leurs homologues chez Arabidopsis thaliana, afin de comprendre leur fonction dans le développement végétal. Chez Medicago spp. , l'expression du gène Msapkl est induite dans les racines en réponse au choc osmotique. Par ailleurs, une protéine de fusion MsAPK1-GFP localiserait sur le cytosquelette des cellules d'oignon, en réponse à ce choc. Nous avons également montré que la protéine MsAPK1 purifiée chez E. Coli phosphoryle la tubuline in vitro. Ces résultats suggèrent que MsAPK1 pourrait être un régulateur des modifications du cytosquelette observées en réponse au choc osmotique. Chez Arabidopsis, les gènes AtAPK, homologues à Msapkl, s'expriment différentiellement dans plusieurs organes. Malgré la forte conservation observée entre les gènes d'Arabidopsis et de Medicago truncatula, les AtAPK ne seraient pas impliqués dans la réponse osmotique. Plusieurs approches de génétique inverse, de type " perte de fonction " et " gain de fonction ", réalisées sur les APK suggèrent leur redondance fonctionnelle chez Arabidopsis. Parallèlement à cette étude, nous avons caractérisé l'induction de l'expression du gène MsCPK3, codant pour une CDPK, au cours du développement de la nodosité de la luzerne. Cette activation a lieu simultanément à une augmentation d'activité CDPK, durant les étapes précoces de la nodulation. Cette CDPK constitue une cible potentielle de l'action du calcium chez les Fabacées. Ces résultats contribuent à la caractérisation de nouvelles protéines kinases dans la réponse de Medicago spp. Au choc osmotique et au cours du développement de la nodosité. En particulier, la caractérisation des APK ouvre de nouvelles perspectives sur la participation de ces kinases dans les modifications de l'adhésion cellulaire végétale.


  • Résumé

    Protein kinases are key components of signalling pathways. The Msapk1 gene (for Medicago saliva ankyrin protein kinase), coding for a novel protein kinase, was isolated as expressed in spontaneous nodules in alfalfa. This kinase has an unique aminoterminal domain containing three ankyrin repeats. This structure resembles that from animal Integrin Linked Kinases which are involved in cell adhesion in mammalian cells. The major objective of this work was to characterize the APK gene in Medicago spp. And their homologues in Arabidopsis thaliana, in order to understand their function in plant development. Msapkl expression was round to be induced upon hyperosmotic stress in Medicago roots. Moreover, a MsAPK1-GFP fusion protein localized to a cytoskeletal network after an osmotic shock in onion cells. By heterologous expression in E. Coli, we also showed that MsAPK1 phosphorylates tubulin in vitro. These results suggest that MsAPK1 may regulate cytoskeleton modifications occurring during cellular responses to osmotic stress in plants. In Arabidopsis, the AtAPK genes, homologues of Msapk1, were round to be differentially expressed in several organs. Despite the high conservation between Arabidopsis and Medicago truncatula genes, the AtAPKs seem not to be involved in osmotic responses in this species. Reverse genetics approaches on APK, developed to create "loss of function" and "gain of function" effects, suggest that APK genes are functionally redundant in Arabidopsis. In parallel, we characterized the induction of a CDPK gene expression, called MsCPK3, during nodule development in alfalfa. This activation takes place concomitantly with the induction of CDPK activity in alfalfa roots, during the early steps of nodulation. This CDPK is a potential target for calcium action in Fabaceae. These results add to the characterization of new protein kinases in Medicago spp. Involved in osmotic stress responses and nodule organogenesis. Moreover, the studies on APK may open new perspectives on their participation in plant cell adhesion processes.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 210 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.133-146

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)67
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.