Etude de mécanismes de régulation liés à la signalisation phosphate chez Arabidopsis thaliana

par Vincent Bayle

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Laurent Nussaume.

Soutenue en 2008

à Aix Marseille 2 .


  • Résumé

    Le phosphore est un élément indispensable à tous les organismes. Il participe aux mécanismes biologiques fondamentaux : transport de l’énergie, constitution du matériel génétique, des lipides membranaires, transduction de signaux, régulation d’activités enzymatiques, etc. Chez les plantes la carence phosphatée induit de nombreuses réponses morphologiques et moléculaires qui optimisent l’import du phosphate provenant du milieu extérieur, sa remobilisation interne et son utilisation in planta. Ce travail de thèse s’inscrit dans la volonté d’approfondir nos connaissances sur ces mécanismes chez Arabidopsis thaliana, à l’aide de diverses approches combinant génétique, biologie cellulaire et moléculaire. De précédents travaux initiés au laboratoire ont permis d’isoler les mutants par (phosphate abnormal response) d’Arabidopsis affectés dans la transduction du signal phosphate. J’ai identifié par clonage positionnel la mutation par5 qui correspond à un nouvel allèle du gène PHF1. La protéine PHF1 était connue pour être impliquée dans l’adressage à la membrane plasmique des transporteurs de phosphate à haute affinité. J’ai cherché à approfondir les connaissances sur la fonction de cette protéine. Je démontre que PHF1 est une protéine résidente du réticulum endoplasmique. C’est un régulateur post-traductionnel précoce des transporteurs de phosphate de la famille PHT1 vraisemblablement dans les étapes de maturation/repliement pour permettre leur export vers les corps golgiens. A l’échelle de la plante, les mutants phf1 présentent un défaut d’import et de translocation du phosphate lié à la perturbation générale des transporteurs à haute affinité de la famille PHT1. Ces mutants m’ont permis de mettre en évidence une régulation transcriptionnelle différentielle au sein des couches externes de la racine qui ne semble pas liée au statut interne en phosphate. Nous avons généré des outils afin de manipuler les flux de phosphate au sein de chaque assise racinaire et d’avoir accès aux fonctions des membres de la famille PHT1, notamment dans la transduction du signal. La caractérisation des voies d’adressage post-Golgi des transporteurs de phosphate m’a permis de mettre en évidence une nouvelle régulation post-traductionnelle. La carence phosphatée induit une stabilisation des transporteurs dans la cellule, interférant avec des processus d’adressage et de dégradation vacuolaire. En marge de ces travaux, nous avons pu développer de nouveaux outils pour l’étude des interactions protéine/protéine in planta par la technique de FRET-FLIM.

  • Titre traduit

    Regulation mechanisms controlled by phosphate signalling in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Phosphate (Pi) is an essential element for all organisms, implicated in fundamental biological processes: energy transport, biosynthesis of nucleic acids and membranes and participates in signal transduction. To cope with phosphate starvation plants have developed numerous morphological, biochemical and molecular adaptations in order to enhance phosphate acquisition from the soil, its redistribution within organs and its use in planta. This work brings new elements in order to dissect phosphate signal transduction pathway with various genetic, cell and molecular biology approaches. Previous work in the laboratory led to the identification of the Arabidopsis par mutants (phosphate abnormal response) which are affected in phosphate transduction signalling. I identified by positional cloning par5 mutation as a new mutant allele of PHF1 gene. PHF1 protein was known to be involved in plasma membrane targeting of the PHT1;1 high affinity phosphate transporter. I wanted to deepen knowledge about the function of this protein. PHF1 is an endoplasmic reticulum resident protein. Its function is linked to early maturation/folding processes of PHT1 transporter family to enable export to Golgi bodies. At the plant level, phf1 mutants are defective in phosphate uptake and translocation, linked to the general disruption of phosphate transporters. These mutants allowed me to highlight a differential transcriptional regulation in outer cell layers of the root that does not appear linked to internal phosphate content. We generated tools to manipulate phosphate flux within the cell layers by partial transcomplementation of the phf1-1 mutant. This will in the future allow us to gain access to function of the PHT1 family members, particularly in signal transduction. The characterization of the PHT1 post Golgi addressing in secretory pathways allowed me to point a new post-translational regulation. The phosphate deficiency leads to stabilization of transporters in the cell, interfering with the process of addressing and vacuolar degradation. Alongside this work, we were able to develop new tools to study protein/protein interactions in planta by FRET-FLIM measurements.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 47990
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