Caractérisation fonctionnelle du complexe DELLA-Zinc-Finger HomeoDomain dans la régulation du développement des plantes

Functional caracterisation of the DELLA-Zinc-Finger HomeoDomain complex in the regulation of plant development

• Auteur / Autrice : Lucas Jilli
• Direction : Patrick Achard, Jean-Michel Davière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 04/10/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Heitz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Foucher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Arnaud, Rossitza Atanassova

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs nucléaires (biochimie)

Répresseurs

Facteurs de transcription

Gibbérellines

Mots clés libres

Gibbérellines

Signalisation

Facteurs de transcription

Croissance

Développement

Arabidopsis

Gibberellins

Signalization

Transcription factors

Growth

Development

Arabidopsis

Résumé

La voie de signalisation des phytohormones gibbérellines (GA) régule divers aspects de la croissance et du développement des plantes, à travers une multitude d’interactions entre les répresseurs nucléaires DELLA et des protéines régulatrices (DIP). Les GA promeuvent la croissance en stimulant la dégradation des répresseurs DELLA. A ce jour, plusieurs dizaines de protéines régulatrices pouvant interagir aux DELLA ont été identifiées, sans toutefois expliquer pleinement l’action pléiotropique des GA, notamment pour le développement des parties aériennes. Lors d’un crible en double-hybride en levure, visant à identifier de nouveaux DIP impliqués dans ces processus développementaux, le laboratoire a identifié le facteur de transcription HB30, appartenant à la famille des Zinc-Finger HomeoDomain (ZFHD). A l’aide d’approches génétiques et moléculaires, réalisées chez Arabidopsis, ce travail de thèse démontre que les ZFHD sont grandement impliqués dans la croissance et le développement des plantes. Nous mettons en évidence, à l’aide d’analyses phénotypiques réalisées chez des multiples mutants zfhd, que ces facteurs de transcription contrôlent, entre autres, l’élongation des entre-nœuds, régulant ainsi la hauteur des plantes et la position des branches latérales. Par ailleurs, nous montrons que les DELLA inhibent l’activité transcriptionnelle des ZFHD, en interagissant à leur homéodomaine (HD), inhibant ainsi, l’expression de gènes cibles impliqués notamment dans la synthèse et l’organisation de la paroi cellulaire. A travers cette étude, la caractérisation fonctionnelle du complexe transcriptionnel DELLA-ZFHD apporte des éléments nouveaux permettant de mieux appréhender l’action pléiotropique des GA sur le développement des plantes.

Gibberellin (GA) signaling pathway regulates various aspects of plant growth and development through interactions between nuclear localized DELLA repressors and diverse classes of regulatory proteins (DIP). GA promotes growth by inducing the degradation of DELLA proteins by the proteasome pathway. To date, several tens of regulatory proteins interacting with DELLA have been identified, without clearly explaining the whole pleiotropic action of GA, especially for plant shoot development. With the aim of identifying new DIP involved in these developmental processes, the laboratory has performed a yeast two-hybrid screening with a DELLA protein as bait, and has identified the transcription factor HB30, belonging to the Zinc-Finger HomeoDomain (ZFHD) family. Using genetics and molecular approaches performed in Arabidopsis, this thesis work demonstrates that ZFHD are largely involved in plant growth and development. We highlight, with the help of phenotypic analyses performed on zfhd multiple mutants, that those transcription factors control, among other parameters, internode elongation and in turn plant height and the position of lateral branches. Furthermore, we show that DELLA proteins inhibit the ZFHD transcriptional activity by interacting with their homeodomain (HD), and as a consequence inhibit the expression of target genes mainly involved in cell-wall synthesis and organization. Through this study, the functional characterization of the DELLA-ZFHD transcriptional complex provides new elements to better understand the pleiotropic action of GA signaling on plant development.