Therole of the Enod40 gene and cell-to-cell communication in nodule organogenesis

• Auteur / Autrice : Arnaud Complainville
• Direction : Martin Crespi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Modulation

Rhizobium

Medicago

Plaslodesmes

Résumé

L'interaction symbiotique entre les Légumineuses et les rhizobia conduit à la formation d'un nouvel organe racinaire : la nodosité symbiotique. Chez le partenaire végétal, le gène Enod40, un gène de noduline précoce, est impliqué dans cette interaction et code pour un ARN à petites ORFs. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés d'une part aux processus de communication cellulaires impliqués dans l'organogenèse de la nodosité et d'autre part au mode d'action de ce gène. Nous avons tout d'abord étudié le rôle de ce gène dans d'autres processus que la nodulation comme la formation des galles en réponse à la colonisation par les nématodes et la croissance racinaire en réponse à l'AVG chez Medicago truncatula et le riz. Nous avons ensuite démontré que la formation de la nodosité impliquait l'établissement d'une connexion symplasmique entre les cellules du primordium et le phloème. Cette communication est par ailleurs régulée au cours du développement de la nodosité. L'implication du gène Enod40 dans ces processus de communications cellulaires a ensuite été analysée en testant l'effet de sa surexpression. Enfin, dans le but de comprendre le mode d'action moléculaire de ce gène particulier, le rôle de la traduction des petites ORFs sur la stabilité de l'ARN Enod40 a été étudié, puis nous avons recherché et identifié des partenaires protéiques de cet ARN ainsi que des gènes induits par sa surexpression. Ces résultats contribuent à la caractérisation des processus de communications cellulaires impliqués dans les phénomènes d'organogenèse végétaux et ouvrent des perspectives pour la compréhension du mode d'action de cette classe particulière d'ARNs à petites ORFs.

The symbiotic interaction between leguminous plants and rhizobia leads to the formation of a new root organ: the symbiotic nodule. In the plant partner, the Enod40 gene, an early nodulin gene, is involved in this interaction and encodes a short ORFs-containing RNA. During this PhD work, we have focused our attention on the cell-to-cell communication processes involved in nodule organogenesis as well as the mode of action of this gene. We have initially studied the role of this gene in other processes than nodulation, like gall formation in response to nematode colonization and root growth in response to AVG in Medicago truncatula and rice. Then, we have demonstrated that the formation of the nodule involved the establishment of a symplasmic connection between the cells of the primordium and the phloem. This communication is regulated throughout development of the nodule. The involvement of the Enod40 gene in these cell-to-cell communication processes was also analyzed by testing the effect of its overexpression. Finally, in order to understand the molecular mode of action of this peculiar gene, we have studied the role of short ORFs translation on the stability of the Enod40 RNA, and we have searched for and characterized partners of this RNA as well as genes induced by its overexpression. These results contribute to the characterization of cell-to-cell communication processes involved in plant organogenesis and open new perspectives for the understanding of the mode of action of this particular class of short ORFs-containing RNAs.