Plasticité du développement végétal et forces mécaniques : le rôle de FERONIA

Plant developmental plasticity and mechanical forces : the role of FERONIA

• Auteur / Autrice : Alice Malivert
• Direction : Olivier Hamant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 02/09/2022
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes (Lyon ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Gwyneth Ingram
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Hamant, Gwyneth Ingram, Jacques Dumais, Debora Gasperini, Laurent Laplaze, Clara Sánchez-Rodríguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Dumais, Debora Gasperini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Développement

Mots clés libres

Développement végétal

Forces mécaniques

FERONIA

Pression de turgescence

Propriétés mécaniques de la paroi

Plasticité du développement

Plant development

Mechanical forces

FERONIA

Turgor pressure

Cell wall mechanical properties

Developmental plasticity

Résumé

Si les multiples réponses des plantes à la sécheresse sont bien documentées, comment une plante intègre l’ensemble de ces informations reste mal connu. Durant ma thèse, j’ai testé la contribution des signaux mécaniques. Les cellules végétales sont gonflées par une pression osmotique importante à laquelle elles résistent grâce à une paroi rigide. J’ai montré que, parmi un ensemble de récepteurs moléculaires, le récepteur FERONIA est nécessaire à l’intégrité mécanique des cellules, et donc à la réponse des cellules à leur propre pression osmotique. Chez le mutant feronia, les cellules de l’épiderme explosent suite à une tension trop importante de leur paroi. Alors que le renforcement de la paroi en réponse aux contraintes mécaniques pourrait passer par la réorientation des microtubules et le guidage du dépôt des microfibrilles de cellulose, j’ai montré que FERONIA n’est au contraire pas nécessaire à la réponse des microtubules aux contraintes mécaniques. Il existe donc deux voies distinctes maintenant l’intégrité mécanique des cellules végétales, une passant par FERONIA, et une autre passant par les microtubules. J’ai ensuite cherché à disséquer les processus associés à la réponse de FERONIA, notamment en caractérisant les propriétés mécaniques, hydrauliques et biochimiques de la paroi chez le mutant. Ces études ouvrent un nouveau champ de recherche, le mechano-eco-sensing, c’est-à-dire la perception de l’environnement par une voie intégratrice, la mécanotransduction, et ses implications pour adapter la croissance en conséquence.

If the many responses of plants to drought are well documented, how plants integrate them remains poorly understood. During my PhD, I tested the contribution of mechanical signals in this process. Plant cells are inflated by a high osmotic pressure to which they resist thanks to their stiff cell wall. I showed that, among a set of molecular receptors, the FERONIA receptoris necessary for the mechanical integrity of plant cells, and therefore for the response of cells to their own osmotic pressure. In the feronia mutant, epidermal cells burst following excessive tension in their cell wall. While the reinforcement of the wall in response to mechanical stress usually happens through microtubule reorientation and guidance of the deposition of cellulose microfibrils, I showed that FERONIA is not necessary for the microtubule response to mechanical stress. There are therefore two distinct pathways maintaining the mechanical integrity of plant cells, one involving FERONIA, and another one involving microtubules. I then tried to understand the processes associated with the FERONIA response, in particular by characterizing the mechanical, hydraulic and biochemical properties of the wall in the mutant. These studies open a new field of research: mechano-eco-sensing, i.e. the perception of the environment through an integrative pathway, mechanotransduction, and its implications for adapting growth accordingly.