Analyse fonctionnelle des gènes WOX les plus conservés chez Arabidopsis thaliana

par Erwan Denis

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Martin Kreis et de Yves Deveaux.

Le président du jury était Catherine Damerval.

Le jury était composé de Yves Deveaux, Catherine Damerval, Pierre Carol, Teva Vernoux, Jean-Christophe Palauqui.

Les rapporteurs étaient Pierre Carol, Teva Vernoux.


  • Résumé

    Chez les plantes supérieures, l’organogénèse est principalement post-embryonnaire et assurée par les méristèmes. Les familles de gènes CLE (CLAVATA3/ENDOSPERMSURROUNDING REGION related) et WOX (WUSCHEL-LIKE HOMEOBOX) sont des régulateurs majeurs de l’activité des méristèmes. Des analyses phylogénétiques des gènes WOX de différentes espèces ont identifié trois groupes d’orthologie, dont le groupe WOX13OG. Ce dernier contient le seul gène WOX d’Ostreococcus tauri, les trois gènes WOX de Physcomitrella patens, ainsi que trois des gènes WOX parmi les quinze que compte Arabidopsis thaliana. L’objectif de ma thèse a été de caractériser la fonction des gènes du groupe WOX13 OG chez A. thaliana.Parmi les mutants nuls identifiés pour ces gènes, seul le mutant wox14 présente des phénotypes forts, à savoir un retard de transition florale et des défauts de développement vasculaire. Ces résultats sont en accord avec l’induction de l’expression de WOX14 à la jonction des faisceaux vasculaires lors de la transition florale. Les résultats indiquent que WOX14 est impliqué dans le contrôle du nombre de faisceaux vasculaires initiés lors de cette dernière. La restauration conjointe de la transition florale et du nombre de faisceaux vasculaires, par complémentation du mutant wox14 ou application de gibbérellines (GA),suggère un lien direct entre ces deux processus. Cette étude nous a permis d’identifier le gène CLE46 comme étant dérégulé dans le mutant wox14. Son expression dans les cellules du xylème, associée à l’augmentation du nombre de faisceaux vasculaires chez wox14, suggèrent que CLE46 est un élément d’une voie de signalisation de contrôle du nombre de faisceaux vasculaires. L’importance des interactions WOX-CLE dans le développement vasculaire est soulignée par l’induction de WOX4 et WOX14 par le peptide CLE41. Les analyses du transcriptome du mutant wox14 révèlent que la signalisation des GA est déficiente. Ce qui confirme les résultats de la complémentation du phénotype wox14 par les GA. De plus, le gène GA3ox1 a été identifié comme une cible potentielle de régulation de la biosynthèse de GA par le gène WOX14.

  • Titre traduit

    Fonctional analysis of the most conserved WOX genes in Arabidopsis thaliana.


  • Résumé

    Whilst primary meristems are initiated during embryogenesis, in higher plants additionalsecondary meristems initiate post-embryonically and contribute to the plant architecture andthe vascular strand development. Differentiation of the plant vascular cambium into xylemand phloem was shown to be regulated by cell to cell communication. The large CLE(CLAVATA3/ENDOSPERM SURROUNDING REGION related) signaling peptide familyand the WOX (WUSCHEL-LIKE HOMEOBOX) transcription factor family are thought to beconserved regulators of stem cell fate. In this thesis we report the presence of supernumeraryvascular bundles in the young inflorescence stem of the wox14 mutant. Our data indicate thatWOX14 prevents additional cambium cell to differentiate into vascular bundles during floraltransition. Moreover, the data suggest that vascular differentiation and floral transition arelinked. Consistently, WOX14 expression is induced within the connecting vascular strandduring floral transition. Furthermore, the application of gibberellins (GA) fully rescued boththe floral transition and the vascular bundle phenotype of the wox14 mutants. A detail analysisof GA biosynthesis and target genes showed that WOX14 controls the amount of bioactiveGA within the vasculature. However, WOX14 is also specifically expressed in the phloem ofthe inflorescence stem indicating a function in late vascular bundle development. We alsoshowed that not only WOX4 but also WOX14 are the target of the CLE41 peptide duringvascular development. Furthermore, the data indicate that another CLE gene, namely CLE46,is misregulated in the wox14 mutant. These results suggest that CLE46 might be the firstidentified CLE signal from the xylem that impacts vascular differentiation.


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