Caractérisation de mutants photorespiratoires d’Arabidopsis déficients en catalase : mise en évidence des interactions entre photopériode et signalisation oxydative

par Guillaume Queval

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Graham Noctor.


  • Résumé

    Chez la plupart des plantes, la photorespiration est une source majeure de H2O2, molécule qui intervient dans la signalisation oxydative et dont la teneur doit être contrôlée par les catalases ou les peroxydases. Cette étude a analysé deux mutants T-DNA alléliques pour la CATALASE2 d’Arabidopsis (cat2) chez lesquels l’activité foliaire est baissée de plus de 80% par rapport au sauvage, Col0. Lors de la culture dans l’air, cat2 montre une diminution de croissance importante de la rosette, effet qui est absent lorsque le taux de CO2 ambiant est augmenté. Une étude visant à établir si la teneur en H2O2 est augmentée chez cat2 a mis en évidence des artefacts empêchant sa quantification précise. Par contre, l’analyse des antioxydants et nucléotides pyridiniques, grâce à une méthode développée pour apprécier l’impact de la mutation sur l’état redox tissulaire, a montré une perturbation du glutathion chez cat2, accompagnée d’une accumulation de transcrits inductibles par le H2O2. Une analyse de l’effet de la photopériode sur les conséquences de la surdisponibilité en H2O2 chez cat2 a démontré (1) que la mort cellulaire, manifestée par l’apparition de lésions sur les feuilles, n’est déclenchée qu’en photopériode longue ; (2) que le profil d’expression génique dépendant du H2O2 est modulé par la photopériode ; et (3) que la photopériode module également l’intensité de l’accumulation du glutathion, en corrélation avec des effets sur la synthèse de cystéine. Ainsi, cat2 est un mutant photorespiratoire conditionnel dans lequel la signalisation oxydative et ses conséquences phénotypiques sont déterminées par la photopériode.

  • Titre traduit

    Caracterisation of Arabidopsis photorespiratory mutants deficient in catalase : highlighting interactions between photoperiod and oxidative signaling


  • Résumé

    In most plants photorespiration is a major source of H2O2, an important molecule in oxidative signaling whose concentration is controlled by catalases or peroxidases. This study analyzed two allelic T-DNA mutants for Arabidopsis CATALASE2 (cat2) in which leaf activity is decreased more than 80% compared to the wild-type, Col0. When grown in air, cat2 shows a marked decrease in rosette mass, an effect that is absent at high CO2. A study aiming to establish whether H2O2 content is increased in cat2 revealed several artefacts preventing accurate quantification. In contrast, the analysis of antioxidants and pyridine nucleotides, using a method specially developed to assess the impact of the mutation on tissue redox state, demonstrated that glutathione pools were perturbed in cat2, an effect accompanied by accumulation of H2O2-inducible transcripts. An analysis of the effect of photoperiod on the consequences of increased H2O2 availability in cat2 showed (1) that cell death, manifested as lesion appearance on the leaves, is only triggered in long days; (2) that H2O2-dependent patterns of gene expression are modulated by the photoperiod; and (3) that photoperiod also modulates the extent of glutathione accumulation, correlated with effects on cysteine synthesis. Thus, cat2 is a conditional photorespiratory mutant in which oxidative signaling and its phenotypic consequences are determined by photoperiod.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 106-130

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)266
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