Les gènes TEL au sein de la lignée verte : caractérisation, analyse évolutive et implication dans l'organogénèse

par Nicolas Paquet

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Sciences du végétal

Sous la direction de Michel Dron.

Soutenue en 2006

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

mots clés

• Plantes vertes
• Morphogénèse
• Terminal ear like (TEL)
• Evolution
• Différenciation cellulaire
• Physcomitrella patens

Résumé

Les gènes Terminal Ear Like (TEL), 1 gène chez la mousse Physcomitrelle patens et 1 à 4 paralogues chez les angiospermes explorées, constituent une famille de gènes dont l'émergence est, dans l'état actuel des données, corrélée à la sortie des eaux au sein de la lignée verte. Ayant probablement évolués à partir de la famille MEI2-LIKE, les gènes TEL codent des protéines à boîtes de liaison à l'ARN. Les protéines TEL se distinguent des protéines MEI2-LIKE par l'existence de motifs spécifiques, en particulier l'insertion IsTEL située au sein de la troisième boîte de liaison à l'ARN, RRM3. Du point de vue fonctionnel, le gène TEL chez P. Patens apparaît impliqué dans des processus de différenciation cellulaire, lors de l'organogenèse. L'étude de la fonction de ces gènes, chez les Angiospermes, confirme un rôle dans l'organogenèse à partir des méristèmes primaires (feuilles, fleurs. . ) mais aussi à partir des méristèmes secondaires (vaisseaux vasculaires, bois, nodosités). Les mutants obtenus chez P. Patens présentent des phénotypes pléïotropes très marqués, sous-tendus par une altération de la différenciation des cellules. Le mutant zmte1 de maïs montre également un phénotype pléïotrope, dû à une altération de la détermination des cellules fondatrices des organes. Les premiers résultats sur l'étude de la relation structure/fonction de la protéine TEL chez P. Patens confirment l'importance évolutive de l'IsTEL. Le mutant délété de l'IsTEL phénocopie le mutant " KO ". Cette insertion apparaît donc bien comme un élément essentiel de la divergence des familles TEL et MEI2-LIKE. Les résultats renforcent l'hypothèse d'une homologie évolutive et fonctionnelle entre les méristèmes primaires et secondaires, le recrutement des gènes TEL y étant similaire lors de l'organogenèse, et au cours de l'évolution.

Titre traduit

TEL genes within the green lineage : characterization, evolution and function in organogenesis

Résumé

Terminal Ear Like (TEL) genes are present in the moss Physcomitrella patens (1 gene) and recently emerged Angiosperms (1 to 4 paralogs). They represent a small gene family strictly present, in the present knowledge, within terrestrial green plants. They probably evolved from the MEI2-LIKE gene family with which they share three RNA Recognition Motifs (RRM) but from which they differ notably by an insertion, IsTEL, within the third RRM. Functionally, TEL genes products appear to be involved in cell differentiation for organogenesis (leaves, flowers, wood, phloem, nodules. . . ) from primary and secondary meristems in P. Patens as well as in explored Angiosperms. In P. Patens, KO mutations show a strong and pleiotropic phenotype linked to defaults in cell differentiation for organogenesis, similarly as for the zmte1 maize mutant. The KO mutation is phenocopied by a deletion of IsTEL in P. Patens suggesting that it is mainly responsible for the functional divergence between TEL and MEI2 upon evolution within the green lineage. The results strongly suggest an evolutionary homology between primary and secondary meristems with the equal recruitment of TEL gene products.