La transition florale résulte d’un jeu complexe d’interactions entre des signaux endogènes et environnementaux. Les feuilles jouent un rôle crucial dans ce processus en percevant les changements associés à la lumière et en produisant les photosynthétats qui participant à la signalisation de la floraison. Toutefois, notre connaissance des changements se produisant dans les feuilles lors de la transition florale reste limitée. Nous avons caractérisé les événements morphologiques, moléculaires et transcriptionnels en relation avec la floraison florale dans les feuilles matures chez Arabidopsis, en exploitant un système de transfert de conditions en jours courts vers des jours longs, transfert qui permet d’induire et synchroniser la floraison. Nous avons identifié la fenêtre temporelle de la transition florale, mesuré la croissance foliaire, et observé un accroissement de la ploïdie au cours du processus. Par une approche de RNA-seq, nous avons étudié la dynamique transcriptionnelle des réseaux de gènes dans la feuille, et comparé avec des données dans la racine et le méristème pour avoir une vue plus intégrée de la floraison dans la plante. De plus, nous avons analysé le mode d’action de LHP1 (LIKE HETEROPROTEIN 1), une sous unité du complexe PRC1, en exploitant des lignées transgéniques avec des modifications conditionnelles du dosage de LHP1 et en analysant les effets sur la chromatine et la transcription des gènes impliqués dans la floraison. Une modulation courte du dosage en LHP1 modifie le dépôt des marques H3K27me3 et H3K4me3, démontrant une interaction fonctionnelle entre LHP1 et le complexe PRC2, et suggérant aussi un nouveau rôle dans la formation de régions chromatiniennes de type bivalent. Enfin, étant donné le rôle clé de l’organisation nucléaire dans la régulation génique, nous avons recherché et identifié des déterminants de l’architecture nucléaire en utilisant de nouveaux outils de statistiques spatiales. / The transition to flowering results from a complex interplay between endogenous and environmental cues. The leaves play a key role in this process, by perceiving the light changes and producing photosynthates, which participate to the floral signalling. However, our knowledge on the changes occurring in leaves during floral transition is still limited. We characterised the morphological, molecular and transcriptional events related to floral transition in mature leaves in Arabidopsis, using a short-day to long-day shift to induce a synchronized flowering. We identified the temporal window of the floral transition, monitored the leaf growth and observed an increase in their ploidy level during the process. By RNA-seq we studied the transcriptional dynamics of the leaf gene network, and compared with events occurring in roots and meristems to get an integrated view of floral transition in the whole plant. Furthermore, we investigated the mode of action of LIKE HETEROPROTEIN 1 (LHP1), a PRC1 subunit, by exploiting transgenic lines with conditional alterations of LHP1 dosage and analysing the effects on chromatin and transcription of flowering genes. A short-term modulation of LHP1 dosage altered the deposition of H3K27me3 and H3K4me3, showing a functional interaction between LHP1 and PRC2, and also suggesting a new role in the formation of bivalent chromatin regions. Finally, since nuclear organisation plays a key role in gene regulation, we searched and identified determinants of the nuclear architecture by using innovative spatial statistical tools.

Les modifications de la chromatine jouent un rôle fondamental dans le contrôle de l’expression des gènes de stress et la mise en place d’une réponse physiologique appropriée en réponse aux signaux environnementaux. Les complexes répressifs polycomb (PRC pour Polycomb Repressive Complexes), PRC1 et PRC2 permettent la répression des gènes via le dépôt des marques H3K27me3 et H2AUb. Ce projet de thèse vise à explorer le rôle de la protéine LHP1, une sous-unité du complexe PRC1 chez Arabidopsis thaliana, dans la régulation de l’homéostasie de la marque H3K27me3 et des voies de signalisation activées par les stress. Nous avons utilisé une approche intégrative pour identifier les réponses immunitaires dé-régulées dans le mutant lhp1 ; mettant ainsi en évidence le rôle de la protéine LHP1 dans la répression de la branche dépendante de MYC2 de la signalisation par l’Acide Jasmonique et l’éthylène. La perte de la protéine LHP1 induit une baisse du niveau de la marque H3K27 me3 dans le corps des gènes ANAC019 et ANAC055, ce qui augmente leur expression et la dérégulation de leurs cible, conduisant ainsi à une résistance accrue aux pucerons, ainsi qu’à une sensibilité plus importante à l’ABA et à une meilleure tolérance à la sècheresse. D’autre part, l’activation de cette voie de signalisation dans le mutant lhp1 induit une baisse d’accumulation de l’Acide Salicylique (SA), due à la dé-régulation des gènes ICS1 et BSMT1, ainsi qu’à une sensibilité accrue au pathogène hémibiotrophe Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Afin de mieux comprendre la fonction moléculaire de LHP1, nous avons étudié son interaction génétique avec l’histone déméthylase REF6. Nous avons analysé des données de ChIP-seq menées dans les mutants lhp1 et ref6 ainsi que dans le double mutant à la lumière des phénotypes développementaux et physiologiques de ces lignées, mettant ainsi en évidence le rôle complexe de LHP1 dans l’homéostasie de la marque H3K27me3. D’après ces résultats, nous proposons que d’une part, LHP1 est requise pour le recrutement d’histone méthyltransférases sur certains gènes afin de permettre le dépôt de la marque, et que d’autre part, LHP1 protège d’autre loci de l’activité de déméthylases telles que REF6. Nous avons aussi étudié les mécanismes conduisant à une augmentation des niveaux de H3K27me3 sur certains gènes dans le mutant lhp1, et montrons que LHP1 réprime le gène MEA. L’expression ectopique de ce gène dans les tissus somatiques du mutant lhp1 est probablement responsable de l’hyper-méthylation de nombreux loci. Ce groupe de gènes hyper-méthylés dans le mutant lhp1 est enrichi en gènes annotés comme étant impliqués dans les réponses immunitaires, affectant ainsi la régulation transcriptionnelle des gènes de défense, ce qui contribue à la sensibilité accrue du mutant lhp1 aux pathogènes nécrotrophes. Ainsi, nous proposons que l’homéostasie de la marque H3K27me3 est essentielle au développement harmonieux ainsi qu’aux réponses immunitaires de la plante, et que LHP1 contribue au maintien de l’équilibre entre diverses voies de réponse au stress et les processus de croissance. / Chromatin modifications and regulation play a major role in the expression of stress-responsive genes and the instauration of appropriate physiological responses to environmental cues in plants. Polycomb Repressive Complexes (PRCs), PRC1 and PRC2,are involved in the repression of protein-coding genes through the deposition of H3K27me3 and H2Aub. This thesis project explores the role of LHP1, an Arabidopsis thaliana PRC1 protein, in the regulation of H3K27me3 homeostasis and stress-responsive signaling pathways. We used an integrative approach for the identification of immune related pathways de-regulated in the lhp1 mutant, finding that LHP1 is required for the repression of the MYC2 branch of jasmonic acid (JA)/ethylene (ET) pathway of immunity. Loss of LHP1 induces the reduction in H3K27me3 levels in the gene bodies of ANAC019 and ANAC055, leading to their up-regulation and the mis-regulation of their downstream targets, increasing aphid resistance, ABA sensitivity and drought tolerance in Arabidopsis.On the other hand, the up-regulation of this pathway in lhp1 reduces Salicylic Acid (SA) content caused by a de-regulation of ICS1 and BSMT1, as well as increased susceptibility to the hemibiotrophic pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000.In order to deepen our comprehension of the molecular role of LHP1, we studied the genetic interaction between this histone reader and the REF6 demethylase. We integrated ChIP-seq, developmental and physiological data of the single lhp1 and ref6 mutants, as well as their respective double mutant, finding that LHP1 plays different roles in the regulation of H3K27me3 homeostasis. Based in on our results we propose that on the one hand, LHP1 is necessary for the recruitment of histone methyltransferases to certain genes to promote the deposition of H3K27me3, while in some other targets it protects this histone mark from the demethylase activity of REF6. We also addressed the phenomenon of H3K27me3 gain in lhp1, and we provide evidence for the role of LHP1 in the repression of MEA, a gene that is de-repressed in the lhp1 mutant and may contribute to the ectopic hyper-methylation of several loci. This set of hyper-methylatedloci in lhp1 is enriched in immune-related genes, impacting the transcriptional regulation of immune responses, a process that contributes to the increased lhp1 susceptibility to necrotrophic pathogens. Therefore, we propose that H3K27me3 homeostasis is a key phenomenon behind developmental and innate immune processes in Arabidopsis, and that LHP1 plays a role as a keeper of the trade-off between diverse stress signaling pathways but also between these and developmental programs.

La dynamique chromatinienne joue un rôle central dans les contrôles développementaux, la différenciation cellulaire ou les réponses des organismes à l’environnement. Chez les animaux, les protéines du groupe Polycomb sont impliquées dans l’établissement d’états chromatiniens silencieux. Chez les plantes, des données récentes suggèrent que la protéine LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1) participerait à un complexe de type Polycomb. Nous nous sommes intéressés aux complexes LHP1 en étudiant un de ses partenaires, LHP1 INTERACTING FACTOR 2 (LIF2). L’objectif de ce travail de thèse a été de poursuivre la caractérisation de LIF2. LIF2 se caractérise par la présence de domaines de liaison à l’ARN, suggérant la participation d’une composante ARN dans les complexes LHP1. Nous avons recherché des ARN ligands de LIF2 et étudié les interactions LIF2/ARN par différentes approches dont la technologie Biacore. En analysant le transcriptome du mutant lif2, nous avons remarqué un enrichissement pour des gènes impliqués dans la réponse aux stress biotiques et abiotiques. Nous avons étudié la fonction de LIF2 dans la réponse aux pathogènes et avons pu mettre en évidence que LIF2 joue un rôle dans l’immunité innée des plantes et est essentiel pour réguler négativement les réactions de défenses en l’absence de pathogènes. / Chromatin dynamics play a central role in developmental control, cell differentiation or responses of the organisms to environment. In animals, Polycomb group proteins are involved in the establishment of silent chromatin states. In plants, recent data suggest that LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1) participates to a Polycomb-like complex. We focused on LHP1 complexes by studying one of its partners, LHP1 INTERACTING FACTOR 2 (LIF2). The aim of this thesis was to pursue the characterization of LIF2. LIF2 is composed of RNA-binding domains, suggesting the participation of an RNA component in LHP1 complexes. We have searched for LIF2 RNA-ligands and studied LIF2/RNA interactions with different approaches including Biacore technology. By analyzing the transcriptome profile of lif2, we have noticed an enrichment for genes involved in responses to abiotic and biotic stresses stimuli. We investigated the LIF2 functions in response to pathogens infection and we have been able to highlight that LIF2 plays a role in plant innate immunity and is essential to negatively regulate defense responses in the absence of pathogens.