Analyse évolutive et fonctionnelle d’une famille de facteurs de transcription à domaine TCP chez les plantes

par Olivier Navaud

Thèse de doctorat en Biosciences végétales

Sous la direction de Dominique Delcasso-Trémousaygue et de Christine Hervé.

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 .

mots clés

• Arabidopsis thaliana
• Populus trichocarpa
• Oryza sativa
• Physcomitrella patens
• Phragmoplastophytes
• Facteurs de transcription TCP
• Attcp9
• Transcrit antisens naturel (NAT)
• Petit ARN interférent (siRNA)
• Régulation post-transcriptionnelle (PTGS)
• Arabidopsis thaliana
• Populus trichocarpa
• Oryza sativa
• Physcomitrella patens
• Phragmoplastophytes
• TCP transcription factors
• Attcp9
• Natural antisense transcript (NAT)
• Small interfering RNA (siRNA)
• Post-Trascriptional gene silencing (PTGS)
• Transduction du signal cellulaire chez les plantes
• Facteurs de transcription

Résumé

Les protéines TCP constituent une famille de facteurs de transcription spécifiques des végétaux impliqués dans la régulation de la morphologie des plantes. Ce travail a pour objectif d'étudier l'évolution et la fonction de ces protéines. Dans la première partie, une étude structurelle et évolutive de la famille TCP permet de dater l'apparition de la famille avant la divergence du groupe d'algues des Zygnémophytes, il y a entre 650 et 800 millions d'années et indique une expansion permanente de la famille TCP au cours de l'évolution des Phragmoplastophytes. Dans la seconde partie, une analyse fonctionnelle in planta du gène AtTCP9 d'Arabidopsis a été entreprise. Le gène rapporteur de la glucuronidase (GUS) en fusion transcriptionnelle avec le promoteur d'AtTCP9 s'exprime tout au long du développement de la plante, majoritairement dans les vaisseaux. La protéine AtTCP9 est détectée par western dans les feuilles et les fleurs d'Arabidopsis mais pas dans les siliques. La caractérisation de mutants d'insertion ainsi que l'analyse de plantes transformées avec des fusions AtTCP9-domaine répresseur (EAR) ou activateur (VP16) sous contrôle d'un promoteur inductible (XVE) n'ont pas permis d'identifier de fonction mais suggèrent l'intervention d'une régulation post-transcriptionnelle de l'expression de AtTCP9. Un ARN antisens naturel (cis-NAT: cis-Natural Antisense Transcript) codé au même locus qu'AtTCP9 ainsi qu'un siRNA (small interfering RNA) correspondant à ce locus ont été caractérisés. Les résultats préliminaires semblent indiquer une possible régulation par inhibition traductionnelle d'AtTCP9 dans les siliques ainsi que l'existence d'un mécanisme de régulation inhabituel par un NAT et un siRNA.

Titre traduit

Evolutionary and functional analysis of TCP transcription factor family in plants

Résumé

TCP proteins are plant-specific transcription factors involved in plant morphogenesis control. The objective of this work was to determine the evolution and the function of the TCP family transcription factors. In the first part, we made a structural and evolutionary study of the TCP family that indicated appearance of the family before the divergence of Charophytes, 650 to 800 mya. Phylogenetics indicated permanent expansion of the family during the evolution of the Phragmoplastophytes. In the second part, we undertook a functional study of a TCP Arabidopsis thaliana gene (AtTCP9). Plants bearing transcriptional fusion between AtTCP9 promoter and GUS reporter gene revealed an expression during the plant growth, especially in the vasculature. AtTCP9 protein was detected by western in leaves and flowers but not in siliques. Analysis of insertion mutant lines and plants bearing chimeric fusions between AtTCP9 and a repressor (EAR) or an activator (VP16) domain, under control of an inducible promoter (XVE) didn't allow us to identify the function of this gene, but the results suggest the involvement of a post-transcriptional regulation on AtTCP9. A Natural Antisense Transcript expressed at the same locus than AtTCP9 (cis-NAT) and an associated small interfering RNA (siRNA) were characterised. Preliminary results seem to indicate a translational inhibition of AtTCP9 in siliques and an unusual mechanism of regulation involving a NAT and a siRNA.