Contrôle nucléaire de la biogenèse du chloroplaste par des protéines de la machinerie de transcription plastidiale.

par Louise Chambon

Projet de thèse en Biologie Végétale

Sous la direction de Robert Blanvillain.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Chez les Angiospermes, les plantes germées à l'obscurité sont étiolées et non photosynthétiques. Une fois soumises à la lumière, le photorécepteur phytochrome B (PHYB) s'active et enclenche dans le noyau le programme de développement à la lumière - la photomophogenèse, qui conduit à la biogenèse des chloroplastes à partir des étioplastes accumulés à l'obscurité. A l'échelle moléculaire, cette transition est accompagnée par la réorganisation de la PEP (Plastid-Encoded-RNA-Polymerase) qui interagit dès lors avec douze PAPs (PEP-Associated-Proteins), codées dans le noyau. Quand l'une de ces PAPs est mutée, les chloroplastes ne se forment pas et les plantules présentent un syndrome d'albinisme sévère. PAP8 possède un signal de localisation nucléaire fonctionnel lui permettant d'être localisée à la fois dans le noyau et dans le chloroplaste. De plus, chez le mutant pap8-1, la voie de signalisation PHYB est altérée. Aussi, les travaux de découplage de la localisation de PAP8 montrent que l'absence de PAP8 dans le noyau aboutit à un retard de verdissement et de développement de la plante. Nous émettons donc l'hypothèse que PAP8 pourrait coordonner le verdissement de la plante lors de la photomorphogenèse dans un mouvement rétrograde. Pour répondre à cette question, nous complémenterons un mutant pap8-1 avec deux versions mono-localisées de PAP8, et donc incapables de faire la navette entre ces deux organelles. Les possibles défauts associés dans le noyau concernant la photomorphogenèse seront observés par épifluorescence de protéines étiquetées PHYB-GFP, ainsi que par l'expression des gènes photomorphogénétiques chez nos différents mutants de PAP8. Les hypothétiques cibles de PAP8 dans le noyau seront déterminées par imunoprécipitation de la chromatine. Enfin, si l'hypothèse du signal rétrograde se révèle exacte, de plus amples investigations auront lieu afin de déterminer son fonctionnement. Nous établirons notamment un protocole visant à démontrer ce mouvement in planta, et chercherons par diverses méthodes d'éventuelles modifications post-traductionnelles acquises dans les plastes et nécessaires à la voie de signalisation dans le noyau.

  • Titre traduit

    Nuclear control of chloroplast biogenesis through proteins of the plastidial transcription machinery


  • Résumé

    In angiosperms, dark-grown seedlings are etiolated and non photosynthetic, containing only etioplasts. Upon light exposure, the photoreceptor phytochrome B (PHYB) is activated and eventually triggers in the nucleus photomorphogenesis that ends up with chloroplast biogenesis. At the molecular level, the transition from etioplast to chloroplast is accompanied by the reorganization of the plastid-encoded RNA polymerase (PEP) that interacts with twelve nuclear-encoded PEP-Associated Proteins (PAPs). Mutations in any PAP genes lead to chloroplasts deficiency: the plants remain albino and dye rapidly unless supplemented with a carbon source. PAP8 has a functional Nuclear Localization Signal (NLS), and is thus bi-localized both in chloroplasts and the nucleus. Moreover, PHYB signaling pathway is altered in pap8-1. First data from uncoupled localization of PAP8 show that the presence of PAP8 in the nucleus is necessary for the timing of chloroplast biogenesis during plant development. We therefore hypothesize that PAP8 may coordinate chloroplast biogenesis during plant development through a retrograde movement from plastid to nucleus. To investigate the question, we will complement a pap8-1 plant with two mono-localized versions of PAP8, that are thus unable to shuffle between both organelles. The possible associated defects in the nucleus will be assessed by epi-fluorescence of PHYB-GFP tagged proteins and by the expression of photomorphogenetic genes in various mutants of PAP8. The possible targets of PAP8 in the nucleus will be determined by ChIP and western blots. Finally, if our retrograde signaling hypothesis ends up to be true, we will set up a molecular system aiming to demonstrate a retrograde movement of bi-localized proteins in planta, and will search through various methods for post-translational modifications gained in plastids.