Caractérisation de fonction non photosynthétique pour les thioredoxine plastidiales chez Arabidopsis thaliana

par Guillaume Née

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Emmanuelle Issakidis-Bourguet.

Soutenue le 15-12-2011

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences du Végétal (1992-2015 ; Orsay, Essonne) , en partenariat avec Institut de Biotechnologie des Plantes (Orsay) (Institut) .

Le président du jury était Sylvie Nessler.

Le jury était composé de Sylvie Nessler, Jean-Philippe Reichheld, Françoise Montrichard, Peter Geigenberger.

Les rapporteurs étaient Jean-Philippe Reichheld, Françoise Montrichard.


  • Résumé

    Les thiorédoxines (TRX) sont des protéines ubiquistes à activité d’oxydoréductase de ponts disulfure de protéines dites « cibles ». Le génome d’Arabidopsis thaliana code une vingtaine de TRX canoniques dont 10 (divisées en 5 types : f, m, x, y et z) sont localisées dans les plastes. Les TRX f sont connues depuis plus de trente ans pour être des régulateurs centraux du métabolisme photosynthétique, mais les approches expérimentales récentes (protéomique, génétique inverse.) indiquent que ces protéines interviennent dans des métabolismes non photosynthétiques variés, notamment le cycle oxydatif des pentoses phosphate (COPP). Ce travail a consisté à analyser in vitro la capacité des TRX plastidiales à réguler les déshydrogénases du COPP qui assurent la majorité de la production de pouvoir réducteur (sous forme de NADPH) dans des conditions non-photosynthétiques. Les résultats obtenus ont été validés dans un système ferrédoxine/TRX reconstitué et ont permis de proposer un modèle de régulation stricte par certaines TRX de la glucose-6-phosphate déshydrogénase chloroplastique G6PDH1 où la TRX f assure la coordination des cycles réductif (cycle de Calvin) et oxydatif des pentoses phosphate. Des approches biochimiques et biophysiques ont permis de mettre en évidence plusieurs modifications de propriétés catalytiques et structurales faisant suite à la régulation redox de G6PDH1 et d’aborder les déterminants des spécificités de régulations. Ce travail in vitro a été complété par une caractérisation in vivo (basée sur l’utilisation de mutants perte de fonction) de l’importance des TRX y dans le contrôle de l’activité G6PDH racinaire, et les processus de germination. Les résultats obtenus suggèrent que, dans les graines, ce type de TRX interviendrait dans les processus de levée de dormance et de vieillissement via son interconnexion avec les mécanismes de détoxication des formes actives de l’oxygène.

  • Titre traduit

    Characterization of non photosynthetic functions for Arabidopsis thaliana plastidials thioredoxins


  • Résumé

    Thioredoxins are ubiquitous thiol-disulfide oxidoreductases on target proteins. In Arabidopsis, many TRX isoforms are found, especially in plastids where 10 isoforms are found and subdivided into five types (f, m, x, y and z type).The f-type TRX is known for decades as a regulator of photosynthetic metabolism, but proteomics and genetics indicate that these proteins might regulate many non photosynthetic metabolic pathways, such as the oxidative pentose phosphate pathway (OPPP).In this work, I have examined in vitro the redox regulation of OPPP dehydrogenases by plastidial TRX, the OPPP being a major source of reducing power (as NADPH) in non-photosynthesizing conditions. Biochemical studies were reproduced in a reconstituted ferredoxin / TRX system, allowing to propose a new function for f-type TRX isoforms co-ordinating both reductive (Calvin cycle) and oxidative pentose phosphate pathways. Biochemical and biophysical approaches revealed several modifications of catalytic and structural properties accompanying the redox regulation of G6PDH1, the first dehydrogenase of the OPPP.In vivo studies, using reverse genetics were developed, to analyse the possible role of y-type TRX in the control of root G6PDH activity and germination physiology. Seeds of y-type TRX mutants display an altered behaviour in dormancy and aging. The possible role of y-type TRX in the control of seed germination through their antioxidant function is discussed.


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