Photorégulation de la phosphoénolpyruvate carboxylase des feuilles de sorgho : étude de la traduction et de la transcription

par Martine Thomas

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Pierre Gadal.

Soutenue en 1987

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Verdissement
• Photorégulation
• Traduction
• Transcription
• Phosphoénolpyruvate carboxylase
• Sorgho
• Décarboxylases
• Anticorps monoclonaux
• Phytochrome

Résumé

Au cours du verdissement des feuilles de sorgho, l’activité de la phosphoénolpyruvate carboxylase (EC 4-1-1-31), enzyme clé de la fixation photosynthétique de type C4, est fortement augmentée. Ce phénomène résulte de la néosynthèse, dans le cytoplasme des cellules du mésophylle foliaire, d'une isoenzyme spécifique de l'état autotrophe appelée G-PEPC. Des anticorps monoclonaux ont été préparés contre la formé G-PEPC; 91-G et 83-G reconnaissent cette isoforme de façon très spécifique. Ils ont permis la précipitation sélective de G-PEPC parmi les produits de traduction des ARNm isolés de feuilles vertes, suggérant que les formes isofonctionnelles foliaires de l'enzyme sont des isoformes vraies et qu'il existe au moins deux messagers codant pour celles-ci. Des expériences d'hybridation à un ADNc de PEPC de sorgho (préalablement caractérisé à l'aide des anticorps monoclonaux) ont permis de montrer que la quantité d'ARNm PEPC augmente au cours du verdissement, parallèlement à l'activité de l'enzyme. L'étude de l'influence de l'éclairement sur la capacité transcriptionnelle des noyaux de feuilles confirme que le signal photonique stimule l'expression du gène codant pour la PEPC de type C4. De plus, des modifications de la conformation de la chromatine au niveau du gène PEPC au cours du verdissement sont suggérées à la suite d'expériences de digestion ménagée par la DNAse1. L'intervention du phytochrome en tant que photorécepteur médiant la réponse a été démontrée à chacune de ces étapes. De fortes variations des quantités d'ARNm PEPC, non corrélées à un changement de capacité transcriptionnelle des noyaux correspondants, suggèrent l'existence d'un contrôle post-transcriptionnel au cours du cycle photopériodique de la plante.

Titre traduit

The photocontrol of sorghum leaf phosphoenolpyruvate carboxylase: study of translation and transcription

Résumé

The mechanism underlying the light effect on phosphoenolpyruvate carboxylase (EC 4-1-1-31) from sorghum leaves was investigated. Following light exposure, the activity of PEPC considerably increased: a new isozyme of PEPC (G-PEPC), specific for the green leaf and responsible for primary C02 fixation in photosynthesis, was established. Monoclonal antibodies specific for G-PEPC (91-G et 83-G) were produced. In vitro translation experiments were performed by using mRNAs extracted from both etiolated and green leaves. By using monoclonal antibodies specific for the G-PEPC. It was observed that the enzyme subunit was only produced by messenger from green leaf, suggesting that at least two different messengers encoding PEPC subunits do exist in sorghum leaf. A PEPC eDNA from sorghum has been characterized by hybrid-selected translation followed by monoclonal antibody probing. The use of this clone, during Ieaf greening, showed a marked increase in PEPC mRNA Study of light effect on specific transcription capacity of isolated sorghum and maize leaf nuclei indicated that nuclei extracted from light-grown plants produced RNAs encoding PEPC at a higher rate than those issued from dark-grown plants. This process was demonstrated to be dependent upon phytochrome. A change in DNAse1-sensitive configuration of chromatin for PEPC gene was found after leaf greening. Finally, mRNA levels and transcriptional capacity of isolated nuclei for PEPC were compared in green leaves, during a day/night cycle: the results suggest the occurrence of a post-translational control of the expression of PEPC gene during the photoperiodic cycle