Répercussions d'un défaut mitochondrial sur les interactions subcellulaires dans le métabolisme foliaire : analyse d'un mutant respiratoire de Nicotiana Sylvestris

par Christelle Dutilleul

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Sciences du végétal

Sous la direction de Rosine de Paepe et de Graham Noctor.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Le dialogue existant entre les differents compartiments subcellulaires est base sur des echanges massifs de metabolites, d'atp et de pouvoir reducteur. La chaine de transport d'electrons mitochondriale joue un role important dans cette coordination inter-compartimentale. Ce travail presente une etude de l'implication du processus mitochondrial dans les grandes fonctions foliaires. Le mutant de nicotiana sylvestris, cmsii (cytoplasmic male-sterile ii), est l'un des rares mutants disponibles affectes dans le fonctionnement d'un complexe de la chaine respiratoire (perte du complexe i) suite a la deletion du gene mitochondrial nad7. Ce mutant est donc un excellent systeme pour determiner les consequences de la perte d'une deshydrogenase mitochondriale majeure, au niveau des processus foliaires. Il est montre que le dysfonctionnement du complexe i induit un ajustement des systemes antioxydants, mettant en evidence une signalisation mitochondrie-noyau impliquee dans la determination de la resistance au stress. De plus, le complexe i est important dans l'optimisation de l'assimilation du co2 lorsque la photorespiration est active, et particulierement pendant la periode d'induction qui suit une transition obscurite-lumiere. Nos donnees suggerent que ce role est lie a une optimisation des echanges redox entre chloroplaste et mitochondrie. En plus de cet effet sur les flux photosynthetiques, l'absence du complexe i a de fortes repercussions sur l'assimilation de l'azote. Une diminution dans la disponibilite en 2-oxoglutarate, squelette carbone requis pour l'assimilation de l'azote, est associee a une modification de la balance c/n, notamment une accumulation des acides amines riches en azote. L'ensemble des resultats montre que l'etat redox cellulaire est influence par la chaine de transport d'electrons mitochondriale, et suggere que l'etat redox pourrait etre un acteur cle dans le controle des interactions c/n.


  • Résumé

    Plant development and function requires dialogue between different subcellullar compartments. Involving exchange of metabolites, nucleotides and reducing power. The mitochondrial electron transport chain plays an important part in this intercompartmental co-ordination. This work presents a study of the integration of mitochondrial processes in whole leaf physiology and met abolism. The nicotiana sylvestris mutant, cmsii (cytoplasmic male-sterile ii). Is one of the few available mutants with a dysfunctional respiratory complex (loss of complex i activity) due to a deletion in the mitochondrial gene, nad7. This mutant represents, therefore, an excellent system in which to dissect the consequences of loss of a major mitochondrial dehydrogenase for whole leaf processes. It is shown that complex i dysfunction causes adjustment of leaf antioxidant systems. Implica ting mitochondria to nucleus signalling in determination of stress resistance. Second, flux analysis of photosynthesis demonstrates the importance of complex i function in optimising carbon assimilation when photorespiration is active and, particularly, during the induction period that follows a dark/light transition. Evidence is presented that this role is linked to an optimisation of chloroplast-mitochondria reductant exchange. In addition to this effect on overall photosynthetic fluxes, the absence of complex i has dramatic repercussions for the integration of nitrogen assimilation with co2 fixation. A substantial modification of leaf organic acid profiles involves decreased availability of 2-oxoglutarate. The carbon skeleton for ammonia assimilation. This observation is linked to a marked change of leaf c/n balance, evidenced by the accumulation of amino acids rich in nitrogen. Taken together, the results indicate that cellular redox state is greatly influenced by mitochondrial electron transport status. And lead to the conclusion that redox state may be a key player in controlling c/n relationships.

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Informations

  • Détails : 200 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.169-196

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)271
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