Dynamique cellulaire et architecture de la plante

par Alexis Peaucelle

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Sciences du végétal

Sous la direction de Patrick Laufs.

Soutenue en 2006

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

mots clés

• Méristème
• MicroARN
• Phyllotaxie
• Croissance
• Arabidopsis

Résumé

Le méristème apical caulinaire permet la mise en place des parties aériennes des plantes. En son sein est déterminée la position des organes latéraux (phyllotaxie). Paradoxalement, le méristème associe une organisation stable à une dynamique cellulaire intense. Nous avons d'abord caractériser cette dynamique au sein de différents domaines fonctionnels du méristème. Pour cela, nous avons mis au point un système permettant le contrôle de l'expression de transgènes dans le temps et dans l'espace, en tirant partie du système éthanol-inductible. Par la suite, nous avons analysé la fonction de miR164, un régulateur du fonctionnement méristèmatique. MiR164 est un microARN ciblant les gènes d'identité frontière CUP-SHAPED COTYLEDON1 et 2 (CUC1 et CUC2). Nous avons notamment montré que la régulation des gènes CUC1 et 2 par miR164 permet de limiter l'expansion des domaines frontières en dépit de l'activité mitotique qui a lieu en leur sein. L'étude de plantes présentant une absence de régulation des gènes CUC par miR164 ainsi que l'analyse du mutant de phyllotaxie bellringer (blr), nous a permis de mettre en évidence l'existence d'un mécanisme post-méristèmatique de maintien de la phyllotaxie. Nous avons ensuite caractérisé la composition pariétale au sein du méristème du mutant blr. Ces résultats suggèrent un lien entre les forces physiques découlant de la composition pariétale et la phyllotaxie. Ainsi, le méristème apical caulinaire est organisé en domaines stables en dépit de l'activité mitotique que l'on peut observer dans tous ses domaines, et ce grâce à des réseaux d'interaction génique mais aussi peut-être grâce au contrôle de la structure pariétale.

Titre traduit

Cell dynamics and plant architecture

Résumé

The shoot apical meristem forms the upper part of the plant. It will for example initiate and determine the position of the lateral organs (phyllotaxy). Despite the high mitotic activity required for organogenesis, the meristem presents a stable organisation in functional multicellular domains. Here, we have characterised cell dynamics of the central zone, organising domain and boundary domain. For this, we have developed a tool for tissue-specific and inducible gene expression using the ethanol switch. Then, we analysed the role of recently discovered regulator of meristem function, miR164. MiR164 is a microRNA that negatively regulates the boundary identity genes CUP-SHAPED COTYLEDON1 et 2 (CUC1 and CUC2). Our results indicate that miR164 maintains the boundary size despite the cell dynamics. By studying plants impaired for miR164-mediated regulation of the CUC genes and the phyllotaxy mutant bellringer (blr), we have demonstrated the existence of a post meristematic mechanism of phyllotaxy control. Finally, we have characterised the cell wall composition of the blr mutant meristem. Our results indicate a potential link between physical stress, resulting from the parietal structure and the position of the primordia. Thus, the meristematic structure is maintained, despite the cell dynamics observed in all its domains, via a complex genetic network and maybe also via the parietal structure regulation.