Molecular and cellular aspects of programmed cell death in response to genotoxics in plants

par Ondrej Smetana

Thèse de doctorat en Sciences du vivant

Sous la direction de Marie-Edith Chabouté et de Zdenek Opatrny.

Soutenue en 2010

à Strasbourg en cotutelle avec Charles University, Prague .

  • Titre traduit

    Aspects moléculaires et cellulaires de la mort cellulaire programmée en réponse au stress génotoxique chez les plantes


  • Résumé

    Les plantes sont constamment exposées à différents stress endogènes et exogènes, et donc en raison de leur sessilité, par rapport aux animaux, elles ont dû développer des mécanismes de défense spécifiques. Un de ces stress est le dommage à l'ADN, qui doit être précisément réparé pour éviter la génération de mutation d'ADN qui pourraient déclencher la mort cellulaire programmée (MCP). Toute dérégulation de la réparation d'ADN ou de la MCP pourrait induire un développement du cancer et/ou à la mort cellulaire. Chez les Eukaryotes, la réponse aux dommages d'ADN est conservée, donc certains régulateurs, tels qu´ATM, ATR ou E2F, ont été identifiés chez les animaux ainsi que chez les plantes. La kinase ATM est essentielle pour la réponse aux cassures d'ADN double-brin (CDBs) et, chez les mammifères, elle module l'activité des facteurs de transcription p53 et E2F, impliqués dans le contrôle de checkpoints du cycle cellulaire, la réparation d'ADN et la MCP. Contrairement à p53, les facteurs E2Fs ont été identifiés chez les plantes, mais leurs rôle dans la régulation de la MCP reste mal défini. En utilisant Arabidopsis et la lignée de tabac BY-2, nous avons démontré qu´un traitement à la bléomycine (BLM - un inducteur de CDBs) induit de la MCP autophagique à travers différentes voies de signalisation en fonction des concentrations de la BLM. En présence de fortes doses de BLM, la MCP est contrôlée par ATM ce qui n´était pas le cas pour de faibles doses de BLM. Dans les racines d'Arabidopsis, la MCP est induite principalement dans le méristème. Les autres cellules racinaires vont vers un programme de différenciation et d’endoréduplication suite à des modifications des flux d’auxine. Dans les cellules BY-2 non-différenciées, des fortes doses de BLM induisent de la MCP qui est non régulée au cours du cycle cellulaire, mais est inhibée par la surexpression d’E2F. À faibles doses de BLM, la mort cellulaire induite est contrôlée par le checkpoint G2/M qui est inhihibé par la surexpression de E2F. L´ensemble de nos résultats nous a permis de démontrer certaines spécificités de la régulation de la MCP végétale en réponse aux dommages d'ADN.


  • Résumé

    Plants are continuously exposed to different endogenous and exogenous stresses and thus, compared to animals, they had to evolve specific defense mechanisms due to their sessile life. One of these stresses is DNA damage,which must be precisely repaired to avoid the generation of harmful DNA mutation which could, in extreme cases, lead to programmed cell death (PCD). DNA damage response is conserved among Eukaryotes, thus some regulators, such as ATM, ATR or E2F, have been identified in both,animals and plants. The kinase ATM is essential for the response to DNA double strand breaks (DBSs) and, in mammals, modulates the activity of p53 and E2F transcriptional factors involved in PCD induction. Compared to p53,E2F members were identified also in plants,but their role in PCD regulation remains unknown. Using BY-2 cells and Arabidopsis, we demonstrated that bleomycin (BLM–a DBS inducer) treatment led to PCD mediated by vacuolar collapse but via different signaling pathways according to BLM concentrations. At high BLM doses, PCD induction was controlled by ATM, but at low BLM doses cell death induction was ATM-independent. In Arabidopsis root, PCD occurred mainly in the meristem leading to differentiation and endoreduplication of the root tip cells mediated by the modification of auxin fluxes. In non-differentiated BY-2 cells,high doses of BLM induced PCD which was not cell cycle-regulated and which was inhibited by E2F overexpression. At low doses,BLM specifically induced cell death at the G2/M cell cycle checkpoint which was together with PCD bypassed by E2F overexpresion. Taken our results together, we demonstrate some plant specificities of PCD regulation in response to DBSs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (111 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 100-105

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0717
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