Caractérisation de la phostine : une petite molécule organique de synthèse mimant les symptômes d'une carence en phosphate chez Arabidopsis thaliana

par Clémence Bonnot

Thèse de doctorat en Biologie, Spécialité Biologie végétale

Sous la direction de Thierry Desnos.

Le président du jury était Christophe Robaglia.

Le jury était composé de Thierry Desnos, Christophe Robaglia, Philippe Nacry, Patrick Doumas, Benoit Pinson.

Les rapporteurs étaient Philippe Nacry, Patrick Doumas.


  • Résumé

    La Phostine (PSN ; PHOSphate STarvation response INductor) est une petite molécule organique de synthèse, identifiée dans une chimiothèque par son effet inducteur de l’expression du gène PHT1;4 codant un transporteur de phosphate chez Arabidopsis thaliana. Au cours de cette thèse, j’ai caractérisé l’effet de la PSN chez Arabidopsis et montré que cette drogue induit plusieurs réponses typiques de la carence en phosphate : expression de gènes régulés localement ou à longue distance, accumulation d’anthocyanes et d’amidon, activité des phosphatases acides, inhibition de la croissance des racines. De plus, la PSN provoque une accumulation de phosphate soluble dans les racines.L’étude d’analogues structuraux de la PSN m’a permis d’identifier un motif commun (#10) nécessaire à son activité biologique. Il apparaît que la PSN et ses analogues actifs sont instables à pH acide, ce qui libère le motif #10. Nous montrons que le motif #10 pénètre dans la plante essentiellement par les racines et qu’il ne circule pas des racines vers les feuilles, et faiblement des feuilles vers les racines. L’accumulation de #10 dans les racines expliquerait l’ensemble des effets observés de la PSN et de ses analogues actifs. Nous avons isolé un mutant d’Arabidopsis dont la croissance racinaire résiste à la PSN. Chez ce mutant, la PSN ne provoque plus l’accumulation d’anthocyanes et d’amidon dans les feuilles, ni celle de phosphate dans les racines. En absence de PSN, et sur un milieu de culture partiellement appauvri en phosphate, les feuilles et les racines de ce mutant accumulent plus de phosphate que celles du type sauvage. Chez les plantes, l’homéostasie du phosphate est soumise à une régulation complexe, la caractérisation approfondie de ce mutant apportera de nouveaux éléments pour sa compréhension.

  • Titre traduit

    Chracterization of the phostin : a small organic synthetic molecule mimicking phosphate starvation symptoms in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    The Phostin (PSN ; PHOSphate STarvation response INductor) is a small organic synthetic molecule identified in a chemical library by its induction effect on PHT1;4 expression, a gene encoding a phosphate transporter in Arabidopsis thaliana. During my PhD, I characterized the effects of PSN in Arabidopsis and shown that this drug induces several phosphate starvation responses: expression of locally or systemically regulated genes, anthocyanin and starch accumulation, acid phosphatase activity, primary root growth inhibition. Moreover, PSN induces inorganic soluble phosphate accumulation in roots.Thanks to PSN’s structural analogues, we identified a common motif (motif #10) necessary to its biological activity. PSN and its analogues are unstable in acidic conditions, leading to the release of #10 motif. We have shown that #10 motif enters the plant mostly by the roots and do not circulate from roots to shoots, and weakly from shoots to roots. The accumulation of #10 motif in the roots explains all the PSN and analogues observed effects. We characterized an Arabidopsis mutant resistant to PSN for its root growth. In this mutant, PSN does not induce anthocyanin or starch accumulation in leaves, neither phosphate in roots. When growing without PSN, on partially phosphate depleted medium, the mutant presents higher phosphate content than the wild type. Phosphate homeostasis is a very complex process in plant, the deep characterization of this mutant will bring new elements for the comprehension of this pathway.


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