Le phloème est un tissu complexe composé de plusieurs types cellulaires, dont les cellules compagnes et les tubes criblés. Il permet le transport et l’allocation à longue distance de nombreux métabolites et de macromolécules. Il existe dans les tubes criblés des structures très spécifiques dont la fonction est inconnue. Par exemple le rôle des protéines phloémiennes PP2 (Phloem Protein 2) qui ont été de longue date décrite dans les tubes criblés, reste à définir. Les protéines PP2 présentent une activité de lectine et d’interaction avec des protéines de sève phloémienne, suggérant un rôle dans le transport de macromolécules dans le phloème.Nous avons étudié la fonction de deux membres de la famille, PP2-A1 et PP2-A2, chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. Plusieurs approches ont été mises en œuvre pour étudier ces protéines ; une approche cytologique, la recherche de partenaire protéiques et la création de lignées dérégulées pour l’expression des gènes PP2. L’étude de la localisation de PP2-A1 avec des étiquettes fluorescentes dérivées de la GFP a été réalisée par microscopie confocale, dans les cellules compagnes et dans les tubes criblés ; elle a montré que cette protéine présente une localisation nucléo- cytoplasmique dans les cellules compagnes tandis qu’elle forme des agrégats fixés dans les tubes criblés. Ceci suggère que PP2-A1 est ancrée dans les tubes criblés, à la membrane plasmique ou à certains organites. Des résultats similaires ont été obtenus pour PP2-A2. Sur la base de cette première étude, nous permettant d’identifier in vivo avec précision les cellules compagnes et les tubes criblés, et en utilisant plusieurs marqueurs subcellulaires fluorescents de référence, nous avons réalisé une cartographie subcellulaire fine des cellules compagnes et des tubes criblés in vivo. Cette approche a permis de décrire in vivo l’organisation subcellulaire de ces cellules. Elle a révélé la présence de nombreux organites présents à la périphérie des tubes criblés et de nature énigmatique, suggérant une activité importante dans ces cellules, en accord avec des données récentes de protéome des tubes criblés. L’étude de lignées surexprimant des versions étiquetées de PP2-A1 et PP2-A2 nous a permis de mettre en évidence un phénotype altéré avec des plantes qui présentent un retard de floraison et une biomasse plus importante. Ces observations suggèrent que PP2-A1 et PP2-A2 pourraient avoir un rôle dans la signalisation à longue distance. Ces travaux, qui illustrent la complexité des cellules du phloème, apportent ainsi des éléments nouveaux sur les voies de signalisation à longue distance utilisées par les végétaux pour coordonner leur croissance et leur développement. / The phloem is a complex tissue, made of several cell types, including companion cells and sieve elements. It plays an important role in long-distance transport and allocation of a number of metabolites and macromolecules. The sieve elements display specific structures yet uncharacterized and of unknown function. For instance the function of the phloem specific PP2 proteins (Phloem Protein 2) that have been described for long in the sieve elements is still unclear. PP2 proteins present lectin activity and bind to phloem sap proteins, suggesting a role in the transport of macromolecules in the phloem. We have investigated the function of two members of this family, PP2-A1 and PP2-A2 in the model species Arabidopsis thaliana. Different approaches have been undertaken to study these proteins: a cytological approach, the research of partners, and the study of downregulated and upregulated lines for the PP2-A1 and PP2-A2 genes. Localization studies of PP2-A1 fused to GFP-derived fluorescent tags have been realized by confocal laser scanning microscopy in the companion cells and the sieve elements; they showed that PP2-A1 presents a nucleocytoplasmic localization in the companion cells, whereas it forms fixed aggregates in the sieve elements. It suggested that PP2-A1 is anchored to the plasma membrane or to organelles inside the sieve elements. Similar results were obtained for PP2-A2. Making use of this study to accurately identify companion cells and sieve elements in vivo, and using additional subcellular fluorescent markers, we realized a fine mapping of companion cells and sieve elements in vivo. This study revealed the presence of numerous organelles of unknown identity at the periphery of the sieve elements, suggesting an important activity in those cells consistent with recent proteomics analysis of the sieve tubes. The study of plants overexpressing tagged versions of PP2-A1 and PP2-A2 enabled to observe an altered phenotype with delayed flowering and increased biomass, suggesting that PP2-A1 and PP2-A2 may play a role in long distance signalling. This work illustrates the complexity of phloem cell organization and functions, bringing new elements on long distance signalling pathway used by the plants to coordinate their growth and development.

Les polérovirus infectent de nombreuses plantes d’intérêt économique telles que la pomme de terre, la betterave à sucre et les cucurbitacées. Ces virus icosaédriques renferment un ARN simple brin et leur capside est constituée d’une protéine majeure (CP) et d’un composant mineur (RT*) localisé à la surface des virions. Ces virus sont restreints aux cellules du phloème dans lesquelles ils se multiplient et se déplacent. Les protéines CP et RT sont essentielles à la dissémination du virus par le puceron vecteur et à son mouvement dans la plante. L’objectif de cette étude a consisté à identifier dans les cellules du phloème, les protéines associées aux virions susceptibles d’intervenir dans le cycle viral en criblant une banque d’ADNc de cellules compagnes (CC) d’A. thaliana avec les protéines de structure ou des domaines protéiques du CABYV. Quatre gènes codant pour une protéine Heat Shock (HSP), la profiline 3 (PRF3) une glysosyl hydrolase ; et la protéine « Response to low sulfur 3 » ont été identifiés. Tous ces gènes candidats interagissent avec le domaine RTC-ter du CABYV et avec la protéine RT* pour la protéine HSP. En plus de ces gènes candidats, je me suis intéressée à la protéine ALY, identifiée au laboratoire, au cours du criblage d’une banque d’ADNc de puceron entier avec les deux protéines de structure du Turnip yellows virus (un autre polérovirus). Cette protéine possède quatre orthologues chez Arabidopsis susceptibles d’être impliquées dans le mécanisme de gene silencing mis en place contre le Tomato Bushy Stunt Virus. Les protéines ALY sont donc des candidats intéressants et j’ai montré une interaction entre les protéines de structure du CABYV et du TuYV et les quatre orthologues d’Arabidopsis. L’implication de ces gènes candidats n’a pas pu être confirmée à ce jour dans des mutants knock-out d’arabidopsis. Les résultats complexes obtenus pour le candidat PRF3 au cours des analyses de validation fonctionnelle, m’a conduit à étudier l’interaction entre ce candidat et le domaine RTC-ter du CABYV in planta par FLIM mais aucune interaction n’a pu être confirmée à ce jour. Tous les candidats isolés lors du criblage de la banque d’ADNc de CC interagissant avec le domaine RTC-ter du CABYV, ce travail m’a conduit à analyser le rôle dans le cycle viral de ce domaine et de la protéine RT (sous sa forme complète ou dépourvue du domaine RTC-ter), en étudiant l’accumulation de ces mutants dans les plantes et le clivage de la protéine RT. Tout d’abord, afin de localiser précisément le site de clivage de la protéine RT, des mutants ponctuels dans la zone de clivage ont été réalisés ce qui a permis de montrer que la structure secondaire de la protéine est importante pour son clivage. Puis, afin d’analyser le rôle du domaine RTC-ter dans le cycle viral, j’ai obtenu par délétion, un mutant n’exprimant plus ce domaine. Ce mutant synthétise uniquement la protéine RT tronquée, forme des particules virales semblables au virus sauvage et est transmissible par puceron. Par contre, de façon surprenante, ce mutant est incapable d’envahir les feuilles non-inoculées d’une plante. Ce résultat suggère que les deux formes de la protéine RT (complète et tronquée) sont indispensables au mouvement à longue distance du virus et nous proposons un modèle dans lequel le domaine C-terminal de la protéine RT agit en trans sur la particule virale pour promouvoir le mouvement du CABYV à longue distance. / Poleroviruses infect a wide range of cultivated plants such as potatoes, sugar beet and plants of Cucurbitaceae family. These viruses are restricted to phloem tissue where they replicate in nucleated cells and translocate over long distances through sieve elements. Polerovirus capsid is composed of the major coat protein (CP) and of a minor component referred to as the readthrough (RT*) protein and exposed at the outside of the particles. CP and RT proteins are essential for virus movement and transmission by aphids. The aim of this study is to identify phloem proteins interacting with viral proteins and potentially involved in viral cycle, by screening an A. thaliana companion cell (CC) cDNA library with structural proteins or protein domains of CABYV. Four genes encoding for a heat shock protein (HSP), a profilin (PRF3), a glycosyl hydrolase and the protein ”Response to low sulfur ” (LSU3) were identified and interact with the C-terminal part of the RT protein (RTC‑ter) and with the RT* protein for the HSP. An additional gene encoding for the protein ALY, identified in the laboratory, by screening an aphid cDNA library with structural proteins of the Turnip yellows virus (another polerovirus) was studied. This protein has four orthologues in Arabidopsis, involved in the gene silencing mechanism against Tomato Bushy Stunt Virus. Here we show that CABYV and TuYV structural proteins interact with the four orthologues of Arabidopsis. Involvement of these candidate genes was not confirmed in Arabidopsis knock-out mutants. In functional experiments, ambiguous results were obtained with PRF3 arabidopsis mutants, and this lead me to study the interaction between PRF3 protein CABYV RT c-ter domain by FLIM, but no interaction was found so far. As all candidat interact with the RTC-ter domain, we studied more precisely the role of this domain in the viral cycle and the role of the complete RT protein. We studied the in vivo RT protein processing and its consequences on systemic movement of CABYV mutants. Using a collection of point mutations introduced in the central domain of the CABYV RT protein, we approached the site of the RT processing and proposed that this process is affected by the secondary structure around the cleavage site. We also reported for the first time the generation of a polerovirus mutant able to synthesize only the RT* protein and to incorporate it into the particle. This mutant was unable to move systemically. Conversely another mutant producing a full-length RT protein impaired in correct processing and incorporating a shorter version of the RT* protein showed very weak systemic infection. These data are strongly in favor of a role of both RT proteins in efficient CABYV movement. An inefficient virus transport was still maintained in the absence of RT proteins suggesting an RT-independent movement pathway. Based on these results, we propose a model for CABYV long-distance transport in which the complete RT protein, or its C-terminal part, acts in trans on wild-type virions to promote their efficient long-distance transport.

Les phytovirus empruntent les vaisseaux du phloème pour envahir leur plante hôte de manière systémique. Ce mouvement étant très mal connu, l’objectif de cette étude était d’identifier par une approche transcriptomique, des gènes spécifiquement dérégulés dans les cellules compagnes (CC) suite à l’infection virale par un Polerovirus, le Turnip yellows virus (TuYV) ou par un Potyvirus, le Lettuce mosaic virus (LMV). Pour ce faire, des protoplastes de CC ont été préparés et triés par la technologie de FACS. Les ARN extraits ont ensuite été traités par RNAseq et hybridation sur puces CATMA. Malgré d’importantes variations entre les expériences, nous avons identifié des processus biologiques communs affectés par les infections virales : la voie d’assimilation du soufre et le mécanisme de résistance systémique acquise (SAR) pour le LMV, et la voie de biosynthèse des glucosinolates pour le TuYV. Pour compléter cette étude, une banque d’ADNc spécifique des CC a été construite et criblée en utilisant le domaine C-terminal de la protéine RT du TuYV. Une interaction avec la protéine CIPK7 a été détectée et le rôle potentiel de cette interaction dans le cycle viral a été étudié in planta. / Phytoviruses invade systemically their host plant through the phloem. As this viral step remains poorly understood, the aim of this work was to identify, using a transcriptomic approach, genes specifically deregulated in companion cell (CC) during infection with the Polerovirus Turnip yellows virus (TuYV) and the Potyvirus Lettuce mosaic virus (LMV). CC protoplasts were prepared and sorted by FACS technology. Extracted RNA were further analyzed by RNAseq andCATMA microarrays. Although considerable variations between the experiments were observed,we were able to identify common biological processes affected by viral infections: sulfate assimilation and systemic acquired resistance (SAR) mechanism for LMV and glucosinolate biosynthesis for TuYV. To complete this study on systemic viral movement, a CC-specific cDNA library was constructed and screened using the TuYV RT C-terminal domain as a bait. An interaction with the AtCIPK7 protein was retrieved, a protein kinase interacting with calcineurin Blike proteins. The potential role of this interaction in the viral cycle in planta was further investigated in planta.