Thèse de Doctorat

Lundi 22 décembre 2014
Amphi 208 à 14h

 

Analyse moléculaire et électrophysiologique de la diversité des systèmes de transport de K+ impliqués dans l’absorption racinaire chez le riz

Meriem Daly
BPMP, équipe Canaux

 

Ecole Doctorale : SIBAGHE – Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences et Environnement
Spécialité : BIP – Biologie Intégrative des Plantes – UM2

 

Composition du jury :
Nathalie LEONHARDT, CR CEA, Cadarache, Rapporteur
Jean-Marie FRACHISSE, CR CNRS ISV, CNRS, Gif-sur-Yvette, Rapporteur
Michel DESARMENIEN, DR CNRS, IGF CNRS, Montpellier, Examinateur
Karima SAMIR, Prof habilité, faculté des sciences Ben M’sik Faculté des Sciences Ben M’sik, Examinateur
Anne-Aliénor VERY, CR CNRS, BPMP Montpellier SupAgro, CoDirectrice de thèse
Said MAHBOUB, Prof Faculté des Sciences Ben M’sik ,Faculté des Sciences Ben M’sik, CoDirecteur de thèse

 

Résumé :
La disponibilité dans le sol et l’efficacité de l’absorption du macroélément potassium (K+ ) constituent des déterminants majeurs de la capacité de croissance de la plante. Des canaux potassiques de type Shaker et des transporteurs de la famille Kup/HAK présents sur la membrane cellulaire des cellules périphériques racinaires permettent un prélèvement rapide de cet ion malgré sa faible concentration dans le milieu. Chez Arabidopsis, les gènes codant pour le canal K+ Shaker AKT1 et le symporteur H+ -K+ AtHAK5 sont fortement exprimés dans les tissus périphériques de la racine et jouent un rôle primordial dans l’absorption de K+ . Un autre gène Shaker, AtKC1, partage avec AKT1 les mêmes patrons d’expression dans la racine. La sous-unité Shaker pour laquelle AtKC1 code est silencieuse lorsqu’elle est seule, mais elle est capable de s’assembler avec la sous-unité AKT1 pour former des canaux hétéromériques fonctionnels. Chez le riz, OsAKT1 est l’homologue d’AKT1, et OsK4.1 et OsK4.3 sont les deux homologues d’AtKC1. L’objectif principal de mon travail a été de caractériser fonctionnellement les trois sous-unités Shaker de riz et d’identifier ainsi les similitudes et les différences avec leurs homologues d’Arabidopsis. La co-expression dans l’ovocyte de xénope d’OsAKT1 avec le complexe activateur OsCIPK23/OsCBL1 donne lieu à des canaux K+ entrants rectifiants fonctionnellement proches d’AtAKT1, mais qui s’activent à des potentiels de membranes beaucoup plus négatifs. Les deux sous-unités OsK4.1 et OsK4.3 sont, elles, très différentes d’AtKC1, produisant des courants K+ entrants rectifiants même lorsqu’elles sont exprimées seules dans l’ovocyte de xénope. Les trois canaux de riz OsAKT1, OsK4.1 et OsK4.3 diffèrent dans plusieurs propriétés fonctionnelles (activation par le voltage, sélectivité vis-à-vis de Rb+ et NH4+ , affinité pour K+ , sensibilité au pH, …) suggérant des différences dans leur rôle in planta. Enfin, je me suis aussi intéressée chez le riz à des transporteurs qui appartiennent à une famille appelée HKT, qui sont spécifiques des monocotylédones et qui fonctionnent comme symporteurs Na+ -K+ lorsqu’ils sont exprimés en systèmes hétérologues. J’ai produit des lignées transgéniques de riz exprimant, dans le même fond génétique et sous le contrôle du promoteur de l’un de ces gènes, OsHKT2;1, trois variants de ces symporteurs, différant dans leur perméabilité à K+ et provenant de 3 cultivars de riz. Une lignée de riz exprimant le gène rapporteur GUS sous le contrôle de la région promotrice d’OsHKT2;1, a également été produite. L’objectif était de préciser le patron d’expression d’OsHKT2;1 dans la racine et de développer des outils génétiques permettant d’examiner le rôle des symporteurs Na+ -K+ dans l’absorption de K+ chez le riz.