Etude du rôle des H+-ATPases de la membrane plasmique dans la régulation des mouvements stomatiques chez Arabidopsis thaliana

par Jeanne Renaud

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Nathalie Leonhardt.

Le président du jury était Rainer Heinerwadel.

Le jury était composé de Valerie Cotelle.

Les rapporteurs étaient Anne-Alienor Very, Thierry Simonneau.


  • Résumé

    Sur l’épiderme des feuilles des végétaux supérieurs, se trouvent des pores appelés stomates et composés de deux cellules spécialisées, les cellules de garde. La régulation des mouvements stomatiques en réponse aux signaux de l’environnement permet le contrôle des échanges gazeux de la plante avec l’atmosphère. Ces mouvements sont dus à des variations rapides de la turgescence des cellules de garde. Les H+-ATPases sont des pompes à protons situées sur la membrane plasmique des cellules des végétaux. En excrétant les ions H+ dans l’apoplasme, ces protéines génèrent une force protomotrice capable de fournir l’énergie nécessaire à l’activation de canaux et transporteurs ioniques membranaires. Ce processus permet de contrôler la turgescence des cellules de garde. Des analyses d’expression nous ont permis d’identifier les trois isoformes d’H+-ATPases, AHA1, AHA2 et AHA5, exprimées dans la cellule de garde. Des études in silico nous ont révélé qu’en dépit d’une forte proximité génétique, ces trois protéines semblent être impliquées dans des voies de signalisation différentes. La caractérisation phénotypique d’une collection de mutants affectés dans l’expression de chacune des isoformes nous a permis de mettre en évidence qu’AHA1 est l’H+-ATPase spécifique de la réponse stomatique à la lumière bleue et que la perte d’expression de cette isoforme confère à la plante une croissance plus faible et une meilleure tolérance à la sécheresse que le sauvage. Enfin, nous avons confirmé par des études d’électrophysiologie et par l’élaboration de sondes fluorescentes pH-sensibles l’implication directe d’AHA1 dans la voie de signalisation de la lumière bleue dans la cellule de garde.

  • Titre traduit

    Role of plasma membrane H+-ATPase in stomatal movements regulation in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Stomata are pores laocated on high plant leaf epidermis and formed by two specialized guard cells. Stomatal movement regulation in response to environment allows the control plant-atmosphere gas exchanges. Stomatal movements are ruled by rapid turgor changes in guard cells. H+-ATPases are proton pomps expressed on plant cell plasma membrane. By extruding H+ in the apoplast, these proteins generate a protomotive force able to activate secondary ionic transporters and channels. This process leads to changes in ion homeostasy and in fine to turgor changes in the guard cell. Expression analyses allowed us to identify the three AHAs isoforms expressed in the guard cell : AHA1, AHA2 and AHA5. In silico study indicates that despite the high identity percentage between the three proteins, they seem involved in differents signalisation pathways. Phenotypic characterization of mutants impaired in the expression of each AHAs allowed us to conclude that AHA1 is specific for the blue light stomatal response. Furthermore, the lack of AHA1 leads to a lower growth and a better tolerance to drought stress of aha1 mutant compare to the wild type. Sugar metabolism studies in aha1 mutant gave us informations on the compensatory mecanism for stomatal opening in this mutant. Finally, we confirmed by electrophisiologcal studies and by fluorescent pH sensitive probes elaboration, the specific involvement of AHA1 in blue light signalisation pathway in the guard cell.


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  • Détails : 1 vol. (209p.)
  • Annexes : ref. bibliogr. p. 181-209

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