Etude de la voie de signalisation de la carence en fer chez Arabidopsis thaliana

par Mathilde Seguela

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Catherine Curie et de Grégory Vert.

Soutenue en 2007

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    L'assimilation du fer par les plantes supérieures « non-graminées » repose sur un mécanisme en trois étapes : une H+-ATPase racinaire permet l'acidification du sol et la solubilisation du fer ferrique (Fe3+), la réductase ferrique FRO2 réduit le fer ferrique en fer ferreux (Fe2+) et ce dernier est ensuite transporté dans la plante par IRT1 (Iron Regulated Transporter), transporteur de fer majoritaire dans les racines. En conditions de carence en fer, l'expression des gènes IRT1 et FRO2 est fortement induite dans l'épiderme racinaire. Si la régulation de ces gènes par le statut en fer est bien documentée, les éléments senseurs, les voies de transduction du signal et les régions promotrices impliquées restent peu connus. Afin d'identifier de nouveaux éléments de la voie de signalisation de la carence en fer chez Arabidopsis thaliana, trois approches ont été développées. Un crible génétique, visant à identifier des mutants de régulation du gène IRT1 a été entrepris et a permis d'isoler un nouvel allèle du mutant frd3. La mutation dans le gène FRD3, codant un transporteur d'efflux de citrate dans le xylème, affecte la distribution du fer dans la plante lors de la germination ainsi qu'au stage adulte et semble modifier la spéciation du fer dans le xylème. Le rôle des phytohormones dans la voie de signalisation à la carence en fer a été testé et a permis de mettre en évidence que les cytokinines avaient un effet répresseur sur l'expression des gènes IRT1 et FRO2. Cette régulation est par contre indépendante du statut nutritionnel en fer et indépendante du facteur de transcription FIT. Plusieurs arguments suggèrent que les cytokinines réguleraient l'expression de ces gènes via une voie de signalisation « croissance » plutôt que par la voie de signalisation carence. La dernière approche a consisté à disséquer la région promotrice du gène IRT1 afin d'identifier les élements cis-régulateurs responsables de l'activité en réponse à la carence en fer. Ce travail a permis d'isoler une région d'environ 80pb nécessaire et suffisante à l'induction de l'expression racinaire en réponse à la carence en fer. Ce travail a permis de décrire de nouvelles régulations du gène IRT1 et de générer des outils pour isoler de nouveaux éléments de la voie de signalisation de la carence en fer

  • Titre traduit

    Signaling of iron deficiency in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Iron uptake in non-graminaceous plants is achieved in a three step process. First, protons are released from the roots to solubilize ironbefore its reduction by the FRO2 feric reductase and uptake in roots cells by IRT1 transporter. In iron deficient conditions, IRT1 and FRO2 expression is strongly increased in root epidermal cells. The regulation of these two genes is well described, nevertheless, only few molecular components of the iron deficiency pathway has been described to date. In order to isolate new components regulating the root iron uptake machinery, three different approaches were developed. A genetic screen was performed to isolate mutants affected in IRT1 regulation. One mutant was isolated and shown to be allelic to frd3. The mutation in the FRD3 gene, which encodes for a citrate effluxer in xylem, affects iron speciation in xylem and iron remobilization during germination. The potential role of hormones in iron deficiency signal transduction was investigated. Cytokinins repress IRT1 and FRO2 expression irrespective of the iron status and independently of the transcription factor FIT. Rather we provide evidence or a regulation of IRT1 by a “growth” dependent pathway. The last strategy consisted in the IRT1 promoter analysis, in order to identify cis-regulatory elements of the iron deficiency response. A 80pb region was shown to be essential and sufficient for iron deficiency response in roots. This work shed light on new regulation of IRT1 gene expression and provided tools to unravel the molecular mechanisms driving the iron deficiency response

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Informations

  • Détails : 1 vol. (118 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 110-118. Annexes

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 2007.MON-222
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