Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Vendredi 18 Décembre 2020 à 14h00

à 14h00 – Campus de La Gaillarde- salle bibliothèque de BPMP sans publique en présentiel et en visioconférence

Etude des voies de signalisations impliquées dans la régulation des transporteurs de NO3- aux niveaux transcriptionnel et post-traductionnel chez Arabidopsis thaliana

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

UMR 5004 – BPMP – Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes

Equipe : Intégration des signalisations nutritionnelles (Intégration)

devant le jury composé de :

Laurence LEJAY Chargé de recherche Laboratoire BPMP (Supagro/INRAE) Directeur de thèse
Céline MASCLAUX-DAUBRESSE Directeur de recherche Institut Jean-Pierre Bourgin (INRAE/AgroParisTech) Rapporteur
Daniel  MARINO Chargé de recherche University of the Basque Country (UPV/EHU) Rapporteur
Pierre PETRIACQ Maître de conférences Université de Bordeaux (Laboratoire INRAE UMR 1332) Examinateur
Bruno TOURAINE Professeur Université de Montpellier (fds) Examinateur
Thierry GAUDE Directeur de recherche CNRS, ENS Lyon (Laboratoire RDP) Examinateur

Résumé:

Le Nitrate (NO3-) est un ion minéral indispensable pour la croissance des plantes et constitue la principale source d’azote (N). Chez A. thaliana, le système de transport à forte affinité (HATS) pour l’absorption de NO3- par les racines dépend principalement de trois transporteurs : NRT2.1, NRT2.4 et NRT2.5. Parmi eux, NRT2.1 constitue l’acteur majoritaire du HATS. NRT2.1 est la cible au niveau transcriptionnel de l’ensemble des régulations qui affectent le transport de NO3- : i) une induction par le NO3-, ii) une répression exercée par les produits issus de l’assimilation de NO3- et iii) une induction par la lumière et les sucres. En plus de ces régulations transcriptionnelles, des approches récentes indiquent que NRT2.1 est également soumis à des régulations post-traductionnelles. Concernant les autres membres de la famille NRT2s, NRT2.4 et NRT2.5 ont été caractérisé comme des transporteurs à très forte affinité pour le NO3- dont l’expression est induite par la carence en N et également par la lumière et les sucres pour NRT2.4. Malgré l’importance fonctionnelle de ces transporteurs pour la croissance des plantes, les mécanismes impliqués dans leur régulation restent encore mal connus, en particulier en ce qui concerne la régulation par la lumière et les sucres et les régulations post-traductionnelles de la protéine NRT2.1. Dans ce contexte les objectifs de ma thèse étaient : i) de caractériser la voie de signalisation lumière/sucre impliquée dans la régulation de NRT2.1 et NRT2.4, (ii) de caractériser le rôle de nouveaux régulateurs des voies de signalisation N et C identifiés dans mon équipe et (iii) de participer à l’étude des régulations post-traductionnelles de la protéine NRT2.1. Un des résultats majeurs de mon travail de thèse concerne la régulation des NRT2s par la lumière et les sucres. Les travaux réalisés dans l’équipe avait permis de déterminer que la signalisation sucre implique la voie oxydative des pentoses phosphates (OPPP). Les résultats que j’ai obtenus ont permis : (i) d’identifier que la première enzyme de la voie OPPP, la G6PD, semble être à l’origine du signal sucre et (ii) de faire l’hypothèse que le NADPH produit par cette enzyme ainsi que la signalisation redox sont impliqués dans cette régulation. En parallèle, la caractérisation du rôle de BHLH093, préalablement identifié dans l’équipe, a permis de démontrer le rôle de ce facteur de transcription dans la régulation de NRT2.4 par la lumière et les sucres et a mis en évidence l’existence d’une autre voie de signalisation sans doute indépendante de l’OPPP. Un deuxième volet important de mon travail de thèse a concerné l’étude de la régulation des transporteurs NRT2.4 et NRT2.5 par la carence en N. Ceci m’a permis de démontrer : (i) que le NO3- est le signal impliqué dans la répression de ces deux transporteurs chez des plantes non carencées en N et (ii) que cette régulation dépend de la voie de signalisation liée à NRT1.1/NPF6.3. De plus, l’étude de régulateurs connus pour être impliqués dans la réponse au fort N m’a permis de replacer certains de ces facteurs de transcription dans la voie de signalisation qui régule NRT2.4 et NRT2.5 en réponse à la répression par le NO3-. Enfin, l’étude de la régulation post-traductionnelle de la protéine NRT2.1 a permis de confirmer le rôle essentiel de la phosphorylation du résidu Ser501, située dans la partie C-terminale, pour désactiver l’activité de NRT2.1 en conditions répressives. L’hypothèse d’un clivage de la partie C-terminale de NRT2.1 m’a également amené à initier une approche visant à déterminer si le peptide libéré après clivage et qui contient le site Ser501 phosphorylé, pouvait avoir un rôle dans la signalisation NO3-.