Le soufre est un macronutriment essentiel contribuant à l’élaboration du rendement et de la qualité des graines. Chez les espèces modèles M. truncatula et Arabidopsis, les gènes associés à la réduction du sulfate et à la biosynthèse des acides aminés soufrés sont exprimés dans l’embryon lors du remplissage de la graine, soulignant l’importance du transport de sulfate jusqu’à ce tissu. Chez M. truncatula, trois gènes codant des transporteurs de sulfate putatifs, MtSultr3;5, MtSultr2;2, et MtSultr4;1, sont fortement exprimés dans la graine. Le criblage des populations de mutants disponibles a permis d’identifier des mutants Tnt1 et EMS pour ces gènes. Cette étude a parallèlement été élargie à la caractérisation de mutants ADN-T d’Arabidopsis pour les cinq transporteurs de sulfate du groupe 3 (de la membrane plasmique) et pour SULTR4;1 (vacuolaire), dont les gènes s’expriment dans la graine en développement. Un rôle des transporteurs du groupe 3 dans les échanges de sulfate à l’intérieur de la graine a été mis en évidence. En particulier, l’analyse du protéome des graines de ces mutants a révélé un défaut d’accumulation des formes processées des protéines de réserve au sein de l’embryon (sultr3;5) et des modulations spécifiques de la composition protéique suggérant l’utilisation de sources alternatives de soufre (sultr3;4). Enfin, les résultats contrastés obtenus pour le mutant sultr4;1 suggèrent un rôle de l’efflux de sulfate des vacuoles pour le maintien de l’homéostasie redox lors du développement de la graine. / Sulfur is an essential macronutrient contributing to crop yield and seed quality. In the model species M. truncatula and Arabidopsis, genes involved in sulfate reduction and sulfur amino acid biosynthesis are expressed in the embryo during seed filling, underlying the importance of sulfate transport until this tissue. In M. truncatula, three genes encoding putative sulfate transporters, MtSultr3;5, MtSultr2;2, et MtSultr4;1, are strongly expressed in seeds. By screening mutant collections, we identified Tnt1 and EMS mutants for these genes. In parallel, this study was extended to the characterization of Arabidopsis T-DNA mutants for the five sulfate transporters belonging to group 3 (plasmalemma-located) and SULTR4;1 (vacuolar), whose genes are expressed in developing seeds. A role of the group 3 sulfate transporters in sulfate exchange between seed tissue was revealed. In particular, seed proteome analysis for these mutants revealed a reduced accumulation of storage protein processing within the embryo (sultr3;5), and specific modulations of protein composition suggesting the utilization of alternative sulfur sources (sultr3;4). Finally, contrasted results obtained for the sultr4;1 mutant suggest a role of sulfate efflux from vacuole for maintaining redox homeostasis during seed development.

La tolérance à la dessiccation correspond à la propriété de résister sans dommage à la perte totale de l'eau cellulaire. Il s'agit d'un phénomène multifactoriel qui repose notamment sur l'accumulation de protéines de stress telles que les protéines LEA (Late Embryogenesis Abundant). Ces protéines hydrophiles et largement désordonnées à l'état natif appartiennent à plusieurs familles sur la base de leurs séquences primaires, et sont exprimées de façon abondante en fin de maturation des graines. On leur attribue une multitude de fonctions telles que remplacement de l'eau, pièges à ions, stabilisation des protéines et membranes. Parmi cette famille de protéine, le laboratoire a identifié et cloné chez Medicago truncatula, PM25, une protéine LEA spécifiquement exprimée dans la graine. L'objectif de ce travail a été de mieux comprendre sa fonction au sein de la graine. Deux approches ont été employées : une approche physico-chimique de caractérisation de la fonction de PM25 in vitro et une approche de génétique inverse impliquant E. coli et des mutants d'insertion Tnt1 de M. truncatula déficients en PM25. Nous avons montré que PM25 est une protéine LEA nucléaire atypique présentant des caractéristiques hydrophobes. De plus, non seulement elle empêche l'agrégation de protéines lors de la dessiccation ou la congélation, mais elle est aussi capable de dissoudre de manière très efficace ces agrégats lors de la réhydratation ou de la décongélation. Cependant, le phénotypage des graines pm25 n'a pas permis de mettre en évidence une sensibilité accrue des graines à la dessiccation, au vieillissement accéléré ou aux stress salins et osmotiques. Ce résultat peut être expliqué par le fait que plusieurs homologues de PM25 sont surexprimés dans les graines mutantes, ce qui indique un phénomène de redondance pour cette famille de gène. Par ailleurs, les graines pm25 présentent une masse et une taille réduite alors que la composition en sucres solubles et protéines de réserve n'est pas affectée. L'ensemble de nos travaux suggère que PM25 serait soumis à des phénomènes de régulation complexe et pourrait réguler le remplissage de la graine.

Research into the mechanism of symbiotic nitrogen fixation between legumes and rhizobia involves a complex interaction between the organisms, and many genes involved in this remain either uncharacterized or undiscovered. Using forward genetics, mutant plant lines are screened to find new genes without reliance on software-based gene prediction. A large population of Tnt1-mutagenized Medicago truncatula lines is used for this purpose. Herein, the aid of tools like whole genome sequencing (WGS) in this process is explored so that new methods and tools are elucidated. The use of WGS data allows for rapid prediction of all insertions in the genome and has been shown to predict insertion locations that were missed by the TAIL-PCR-based Tnt1 mutant database already in existence. This WGS strategy has been successfully used to find the causal mutations in multiple plant lines. Two WGS strategies are used to analyze insertions in nine sequenced lines and compared with each other and the existing Tnt1 mutant database. It appears that using either WGS method will yield similar results, but the TAIL-PCR-based predictions have much less overlap. The use of the latest R108 genome appears to decrease the degree of disagreement between the methods, while the correlation in the A17 genome update is less clear. There is also a demonstration of the use of other tools in addition to the WGS prediction output. Combining transcription data from previous experiments with the predicted insertions allowed for the creation of more holistic tables, which could better assist in screening the predictions made for the most likely candidate by highlighting those with expression profiles consistent with the observed mutation phenotype. Each of these tools and methods has been shown to be effective in screening Tnt1-mutagenized M. truncatula lines to find novel genes. Without further experimental data, determining the most accurate method is not possible. The best practice may be to use multiple methods and align them in comparison tables, leveraging all the predictive power of each of the methods into a single table.