Thèse de Doctorat
Lundi 25 juin 2012
Amphi 208 à 10h
Analyse fonctionnelle de deux gènes Heavy Metal ATPase de Nicotiana tabacum
Victor Hermand
BPMP, équipe Métaux
Ecole Doctorale : SIBAGHE – Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences et Environnement
Spécialité : BIP – Biologie Intégrative des Plantes – UM2
Composition du jury :
Nathalie Verbruggen, Professeur, Université Libre de Bruxelles, Rapporteur
Alain Vavasseur, Directeur de Recherche, CEA Cadarache, Rapporteur
Emilie Julio, Chercheur, Imperial Tobacco, Examinateur
Michel Lebrun, Professeur, Université Montpellier II, Examinateur
Françoise Gosti, Chercheur, CNRS, Co-directeur de thèse
Pierre Berthomieu, Professeur, Montpellier Supagro, Directeur de thèse
Résumé :
Le cadmium est un métal lourd non-essentiel naturellement présent dans le sol. Il a été classé par le centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme un élément cancérigène de type I. Contrairement à la majorité des autres plantes, le tabac (Nicotiana tabacum) accumule le cadmium à des niveaux relativement élevés dans ses parties aériennes. Ce cadmium est ensuite retrouvé dans la fumée de cigarette. La concentration en cadmium dans les vaisseaux sanguins des fumeurs est deux à trois fois supérieure à celle que l’on rencontre chez les non-fumeurs. Pour diminuer la toxicité des cigarettes, il est souhaitable de diminuer la quantité de cadmium accumulé par le tabac dans ses feuilles. Pour parvenir à cet objectif, il est nécessaire de comprendre les mécanismes impliqués dans l’accumulation du cadmium chez le tabac.Les acteurs moléculaires impliqués dans le transport et l’accumulation du cadmium in-planta ont été principalement décrits chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. Chez cette plante, le cadmium est chargé dans le xylème par AtHMA2 et AtHMA4, deux transporteurs de zinc qui partagent une redondance fonctionnelle partielle et qui sont responsables de la translocation du cadmium des parties racinaires vers les parties aériennes. Deux orthologues à AtHMA2 et AtHMA4 ont été identifiés chez N. tabacum et nommés NtHMAα et NtHMAβ. Ces deux transporteurs sont principalement exprimés dans les racines mais on en trouve également dans les feuilles. NtHMAα a été localisé plus précisément au niveau des cellules du péricycle dans les racines et dans les nervures tertiaires des feuilles. L’étude de lignées mutantes a confirmé le rôle de NtHMAα et NtHMAβ dans la translocation du cadmium des parties racinaires vers les parties aériennes. Les lignées qui expriment une version tronquée de NtHMAα ont une réduction de leur teneur en cadmium foliaire de 45%. Les lignées dans lesquelles l’expression des gènes NtHMAα et NtHMAβ est réduite sont sévèrement impactées dans leur développement. Un des phénotypes observé est une diminution drastique de la quantité de graines en raison de l’incapacité du pollen à germer à cause d’un déficit en zinc. Nous avons montré que chez ces lignées, la tolérance au cadmium était accrue. Dans l’ensemble, nos résultats montrent une grande redondance entre NtHMAα et NtHMAβ.