Etude de mutants d'insertion chez l'espèce modèle Medicago truncatula

par Samuel Mondy

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie végétale

Sous la direction de Pascal Ratet.

Soutenue en 2004

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

mots clés

• Mutagenèse
• Légumineuse
• Adn-t
• Biologie moléculaire
• Génomique

Résumé

Ce travail prend place dans le cadre de l'étude de la symbiose fixatrice d'azote, qui implique les légumineuses et les Rhizobia, bactéries du sol. Ces bactéries permettent la fixation de l'azote atmosphérique au sein de la nodosité racinaire. Le mécanisme moléculaire à l'origine de cet organe est peu connu et peu de gènes ont été caractérisés. Afin d'obtenir des mutations facilement caractérisables, des stratégies de mutagenèse insertionelle ont été testées au laboratoire chez Medicago truncatula. Mon travail a consisté à valider l'approche ADN-T chez M. Truncatula. Nous avons tout d'abord testé le comportement de différents ADN-T. Deux lignées transgéniques ont ensuite été analysées plus précisément. Chez la lignée Sy4, L'ADN-T est inséré à proximité d'un gène codant une MAPKKK. Il ne semble pas y avoir d'homologues chez A. Thaliana, et l'analyse phylogénétique suggère qu'il représente une nouvelle famille de kinase. Chez la lignée A7-1, l'ADN-T est inséré dans le gène GOLLUM et altère son expression, rendant la plante naine. Nous sommes en présence du premier mutant étiqueté chez M. Truncatula. L'étude du gène GOLLUM a permis de déterminer que ce gène, homologue des hydrogénées bactériennes, est impliqué dans la morphogenèse en fonction de la pression partielle en 02. L'existence possible d'une interaction directe avec l'oxygène suggère un rôle comme senseur de l'oxygène. En conclusion, Ces travaux ont montré que la mutagenèse par l'ADN-T est faisable, en permettant d'obtenir le premier mutant étiqueté chez cette espèce. Cette technique sera étendue à l'étude de la symbiose fixatrice d'azote.

Titre traduit

Study of insertionnal mutants in the model legume Medicago truncatula

Résumé

This work takes place in the frame of the study of the interaction between legumes and rhizobia. These bacteria are able to fix the atmospheric nitrogen in the root nodule. The molecular mechanism responsible of the formation of this organ is not well known and only few genes have been characterized. The simple way to isolate mutations is to use known sequences as tag, like T-DNA or mobile elements that insert randomly in DNA. The aim of this work was to validate the T-DNA approach in the model legume Medicago truncatula. Firstly, we tested the behaviour of different T-DNAs in M. Truncatula, and validated the T-DNA approach in this species. Two T-DNA lines have been analyzed in more details. In the Sy4 line, the T-DNA is inserted close to a gene coding a MAPKKK kinase. No homologue was found in Arabidopsis thaliana and phylogenetical analysis suggested that it belongs to a new family of kinases. In the A7-line, The T-DNA is inserted in a gene named GOLLUM, leading to a dwarf phenotype. This work represents the first characterization of a T-DNA mutant in M. Truncatula. The GOLLUM gene is homologous to the prokaryotic Fe-hydrogenases and is implicated in the morphogenesis as a function of the O2 level. A possible interaction between the protein and the O2 suggests a role as oxygen sensor. In conclusion, this work demonstrated the feasibility of the T-DNA mutagenesis in M. Truncatula, and we described the first T-DNA tagged mutant in this species. The work on the symbiosis will take advantage of this technical approach.