Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Mardi 14 février 2023 à 14h30 – Amphi 206

 

Étude du rôle des nutriments sur le transport de l’auxine au cours du gravitropisme chez Arabidopsis thaliana

 

Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
Etablissement : Université Montpellier
Unité de recherche : IPSiM –  Institut des Sciences des Plantes de Montpellier

Equipe: Plasticité

Devant le jury composé de:

Sandra BENSMIHEN, Directrice de recherche CNRS, LIPME Toulouse                                      Rapporteur
Martin CRESPI, Directeur de recherche CNRS, IPS2 Paris-Saclay                                              Rapporteur
Anna MEDICI, Maître de conférences Montpellier Supagro, IPSiM Montpellier                            Examinateur
Antony CHAMPION, Directeur de recherche IRD, DIADE Montpellier                                          Examinateur
Christophe BELIN, Maître de conférences UPVD, LGDP Perpignan                                             Invité
Benjamin PÉRET, Directeur de recherche CNRS, IPSiM Montpellier                                            Directeur de thèse
Fanchon DIVOL, Ingénieure de recherche CNRS, IPSiM Montpellier                                           Co-encadrant de thèse

Résumé:

Les plantes ont la capacité de s’adapter aux facteurs environnementaux grâce à une phytohormone, l’auxine, régulateur majeur du développement et des tropismes. Parmi eux, le gravitropisme est essentiel pour que les racines poussent en suivant le vecteur de gravité à la recherche de nutriments et d’eau dans le sol. L’importance de l’auxine a été démontrée par le phénotype agravitropique racinaire du mutant de transport polarisé de cette phytohormone pin2. Un nouvel allèle mutant de PIN2 a permis de révéler que ce phénotype est lié aux nutriments disponibles dans le milieu de culture. Les travaux de cette thèse visent à comprendre quel est l’impact des nutriments sur le lien déjà existant entre gradient d’auxine et gravitropisme, pour moduler l’architecture racinaire. Pour ce faire différents milieux de cultures ont été utilisés pour suivre à l’aide des marqueurs d’auxine DR5 et R2D2 les gradients d’auxine au cours de la réponse à la gravistimulation dans différents mutants. Il est clair que les mutants pin2 et aux1, respectivement transporteurs d’efflux et d’influx d’auxines, répondent à la gravité seulement sur milieux dépourvus de phosphore et d’azote indépendamment de l’osmolarité et de la vitesse de croissance des racines primaires. Dans le mutant pin2 nous avons pu établir que cette réversion du phénotype agravitropique passe par l’expression asymétrique et ectopique de PIN1 dans l’épiderme. Celle-ci est associée à une restauration de l’accumulation asymétrique d’auxine nécessaire à la réorientation de la racine en fonction de la gravité. Ces observations ainsi que l’utilisation d’inhibiteurs d’auxine ont mis en évidence l’importance de l’homéostasie de l’auxine dans ce processus. Le transport de l’auxine représente le principal levier permettant d’expliquer l’importance des nutriments au cours du gravitropisme. Nous avons également mis en évidence que les cytokinines et les brassinostéroïdes, via leur action en synergie avec l’auxine, ont un effet qui permettrait de moduler le seuil d’auxine pour répondre à la gravité.
Ainsi, les travaux menés au cours de cette thèse ont permis d’apporter de nouvelles connaissances quant aux phénotypes agravitropiques de pin2 et aux1 et quant aux effets des nutriments sur le transport de l’auxine au cours du gravitropisme. La régulation de la distribution de l’auxine par la disponibilité des nutriments impacte directement la capacité des racines à piloter leur réponse gravitropique. Cela suggère que définir l’angle de croissance racinaire en modulant la réponse gravitropique peut être contrôlé à la fois génétiquement et environnementalement. Ces observations ouvrent la voie à l’amélioration de l’exploration du sol par les racines avec une meilleure utilisation des ressources.

Mots clés : Transport polarisé de l’auxine, Gravitropisme, Nutriments, Phénotype conditionnel, PIN2, AUX1