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Afin de survivre dans un environnement fluctuant, les plantes ont développé la capacité de percevoir et de répondre à des stimuli externes divers et parfois extrêmes. Les sollicitations mécaniques jouent un rôle important au cours du développement des plantes et un nombre croissant d’études s’intéresse à la mécanoperception. Le dessin de la voie de signalisation entre la perception du signal et la régulation des gènes précoces reste incertain. Un modèle de la mécanoperception, proposant que la variable mécanoperçue soit la déformation de la membrane, a été vérifié à l’échelle de la plante entière mais doit être validé au niveau cellulaire. Pour cela, et afin d’identifier les acteurs moléculaires précoces de la réponse à la sollicitation mécanique, nous avons analysé la régulation du gène mécanosensible PtaZFP2 sur cultures cellulaires de peuplier. Le gène PtaZFP2 appartient à la famille multigénique des Q-type C2H2-ZFPs codant des facteurs de transcription putatifs et comprenant 16 membres chez le peuplier. Une analyse phylogénétique et l’analyse de l’expression de ces gènes en réponse à différents stress abiotiques ont montré l’existence de deux groupes phylogénétiques. Ils se différencient par des doigts de zinc caractéristiques et deux nouveaux motifs protéiques (MALEAL et LVDCHY) spécifiques à chacun des groupes. Cette étude nous a également permis d’identifier un autre gène, PtaZFP1, proche phylogénétiquement de PtaZFP2 et fortement induit par une flexion. Après avoir mis au point un système de sollicitation mécanique sur cultures cellulaires, nous avons démontré l’implication du calcium, des calmodulines, des jasmonates et du H2O2 dans l’induction précoce du gène PtaZFP2 par un signal mécanique. Nos travaux suggèrent également l’existence d’une interaction entre la NADPH oxydase (enzyme impliquée dans la production d’EAO) et les calmodulines en amont de PtaZFP2. Finalement, des résultats préliminaires suggèrent une localisation nucléaire de cette protéine et une accumulation transitoire au sein des tiges 2h après une flexion. Les outils moléculaires produits au cours de ce travail (anticorps, protéines recombinantes) permettront de comprendre le rôle de PtaZFP2 dans cette voie de signalisation. / The ability of plants to perceive and respond to various and even extreme environmental stimuli is crucial for their survival in a fluctuant environment. Mechanical solicitations play a key role during plant development and an increasing number of studies are dedicated to mechanosensing. The way how plants sense mechanical signals and bring about the changes in gene expression is still unknown. Recently, a model of mechanosensing, suggesting that the physical variable perceived by cells is the plasma membrane strain, has been confirmed at the whole plant scale but remains to be validated at the cellular level. In this aim and to identify the molecular components involved in the early steps of the mechanical signaling pathway, the regulation of the mechanosensitive gene PtaZFP2 was analyzed in poplar cells cultures. The mechanosensitive PtaZFP2 gene belongs to the multigenic Q -type C2H2 -ZFPs family encoding putative transcription factors, consisting of 16 members in poplar. A phylogenetic study and the expression analysis of several of these genes in response to abiotic stresses, allowed us to detect two phylogenetic groups. These two groups are distinguished essentially on their different signatures of their two zinc finger domains and on the two additional conserved motifs MALEAL and LVDCHY, specific to each phylogenetic group. Another gene of the Q -type C2H2 -ZFP family, PtaZFP1, related to PtaZFP2, was shown to be regulated by bending. After several adjustments to apply a mechanical solicitation to cells cultures, such treatments revealed the involvement of calcium, calmodulins, jasmonic acid and H2O2 in the rapid induction of PtaZFP2 gene expression in response to mechanical stress. Furthermore, our data showed an interaction between an NADPH oxidase enzyme (involved in ROS production) and calmodulins upstream of PtaZFP2. Finally, preliminary results suggested a nuclear localization of PtaZFP2 and a transient accumulation of this protein in the stem 2 hours after bending. The molecular tools that have been produced during this work (antibody, recombinant protein) will be used to study the role of PtaZFP2 in the mechanical signaling pathway.

Nous avons généré une lignée de souris, R26-βcat, qui exprime une forme stable de la β-caténine dans les cellules T. Les souris R26-βcat présentent un blocage de la différenciation des cellules T aux stades DP du à leur résistance accrue à l’apoptose. De façon intéressante, les souris R26-βcat développent des leucémies T indépendantes de la voie Notch. Nous avons montré que la perte du suppresseur de tumeur Pten et la sur-expression de Myc sont favorisées dans ces leucémies et constituent peut être des événements secondaires contribuant à cette leucémogénése. Nous avons également mis en évidence que les tumeurs R26-βcat sont malignes, hétérogènes et que les cellules souches leucémiques (CSL) sont enrichies dans la fraction DP. De surcroît, l’auto-renouvellement des CSL R26-βcat est affaibli. Nous proposons que le modèle R26-βcat définie un nouveau sous-groupe de leucémie aiguë lymphoblastique T et que la β-catenine pourrait constituer une cible potentielle pour traiter ces leucémies. / We report a murine model, R26-βcat, expressing a stable form of β-catenin in T cells. R26-βcat pre-leukemic mice show a developmental block in T-cell differentiation and exhibit increased resistance to apoptosis. Interestingly, the mice develop T cell lymphomas independent of the Notch pathway. Furthermore, we showed that loss of the tumour suppressor Pten and over-expression of Myc was favoured; and may constitute the secondary events contributing to this leukemogenesis. We also demonstrated that R26-βcat tumours are malignant, heterogeneous and that leukaemia stem cells (LSC) were enriched in DP cells. Furthermore, the self-renewal capapcity of R26-βcat LSCs can to be exhausted.We propose that the R26-βcat model defines a new sub-group of Notch-independent T-ALL and the β-catenin may serve as a potential therapeutic target for these tumours.

En combinant un nouveau système de culture cellulaire à partir d'hépatocytes différenciés avec du virus de l’hépatite C (VHC) purifié, nous pouvons induire un profil transcriptomique caractéristique des patients à risque élevé de développer un carcinome hépatocellulaire (CHC). En utilisant ce modèle, nous avons découvert le rôle fonctionnel de l'EGFR comme élément moteur de la signature du risque de développement d'un CHC. De plus, nous avons identifié des gènes candidats impliqués dans le développement du CHC. Pour étudier les maladies du foie in vivo, nous avons caractérisé l'expression des protéines phosphatases dans des biopsies hépatiques de patients infectés par le VHC. Nous avons observé une régulation négative de PTPRD, un suppresseur de tumeur, causé par une augmentation de miR-135a-5p qui cible l'ARNm de PTPRD. Par ailleurs, l'analyse in silico montre que l'expression de PTPRD dans le tissu hépatique est corrélée à la survie chez les patients atteints de CHC. / By combining a cell culture system of hepatocyte-like cells with purified hepatitis C virus (HCV), we effectively simulated chronic infection in vitro. We found this infection model induces a transcriptomic profile of chronic HCV patients at high risk of developing hepatocellular carcinoma (HCC). Using this model, we have uncovered the functional role of EGFR as a driver of the HCC risk signature and revealed candidate drivers of the molecular recalibration of hepatocytes leading to liver cancer. In an approach to study liver disease in vivo, we opted to screen for protein phosphatase expression in liver biopsies of chronic HCV patients. We observed a downregulation of PTPRD, a well-known tumor suppressor. We demonstrated that this effect is mediated by an increase in miR-135a-5p which targets PTPRD mRNA. Moreover, in silico analysis shows that PTPRD expression in adjacent liver tissue of HCC patients correlates with survival and reduced tumor recurrence after surgical resection.

Les cellules eucaryotes possèdent un territoire membranaire dit « électrostatique » qui est définit par la présence de phospholipides négativement chargés sur la face cytosolique des membranes. Cette propriété permet le recrutement de protéine cytosolique contenant des motifs/domaines positivement chargés au niveau des membranes via des interactions électrostatiques. Nous nous sommes demandés si le territoire électrostatique est présent chez les cellules végétales et quel est son organisation ? Quels sont le(s) lipide(s) anionique(s) impliqués dans son maintien ? Et quel est son (ces) rôle(s) dans la signalisation et le développement des plantes ? Premièrement, nous avons mis en avant que la membrane plasmique est le compartiment intracellulaire le plus électronégativement chargé (Simon, Platre et al., 2016 Nature Plants). Ce champ électrostatique est gouverné par trois lipides anioniques différents, l’acide phosphatidique, la phosphatidylserine et le phosphatidylinositol-4-phosphate. Nous avons montré que cette propriété unique de la membrane plasmique permet de réguler des voies de signalisation hormonale, tel que celle de l’auxine et des brassinostéroïdes. Notamment, la phosphatidylserine régule la dynamique spatiotemporelle des petites GTPases de la famille Rho. En réponse à l’auxine, ce lipide permet de regrouper les protéines Rho dans des domaines membranaires. La formation de ces domaines est requise pour l’activité de ces protéines permettant de contrôler l’endocytose, la dynamique du cytosquelette mais également régule la morphogenèse cellulaire ainsi que la réponse gravitropique de la racine. / The « electrostatic territory» is part of the eukaryotic membrane organization and is defined by the enrichment of negatively charged phospholipids at the membrane cytosolic face. This feature is involved in the membrane recruitment of cytosolic proteins, which contain positively charged motifs and/or domains. In this work, we used Arabidopsis thaliana as a model and explored the existence of an electrostatic territory in plant cells. We found that the plasma membrane is the most anionic intracellular membrane (Simon, Platre et al., 2016 Nature Plants). This electrostatic field is maintained by lipid cooperation between, phosphatidic acid, phosphatidylserine and phosphatidylinositol-4-phosphate. The cell surface unique feature is involved in the regulation of hormonal signalling such as auxin and brassinosteroids pathways. We found that phosphatidylserine tunes the spatiotemporal dynamics of small GTPases from the Rho family. During auxin response, PS is required to cluster Rho into specialized membrane domains. We show that nanocluster formation is required for Rho-mediated auxin signaling including the regulation of endocytosis, cytoskeleton organization, morphogenesis and the root gravitropic response.

Porteur redox intervenant dans nombre de processus métaboliques, le NAD (nicotinamide adénine dinucléotide) est central pour les cellules vivantes. Outre son importance dans le métabolisme oxydoréductif, des données récentes suggèrent fortement d’autres rôles importants pour le NAD dans la signalisation cellulaire. Un système inductible d’enrichissement en NAD en surproduisant la quinolinate phosphoribosyltransférase (QPT) d’Escherichia coli chez Arabidopsis thaliana a permis de mettre en évidence l’implication du NAD dans les mécanismes spécifiques de défenses qui régissent les interactions plante-pathogène. Par ailleurs, une dérégulation de la synthèse de NAD sur l’étape enzymatique catalysée par la QPT endogène d’Arabidopsis thaliana souligne le rôle critique du NAD dans la balance C/N des plantes, en particulier en bouleversant l’assimilation de l’azote en conditions photorespiratoires. Ces travaux nous ouvrent à une nouvelle compréhension des mécanismes de signalisation impliquant le NAD dans les grandes fonctions métaboliques des plantes. / Plant development and functions are underpinned by redox reactions which depend on cofactors such as pyridine nucleotides as nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). Beside its redox properties, NAD has recently been implicated in cellular signalling. An inducible system based on Escherichia coli quinolinate phosphoribosyltransferase (QPT) overproduction in transgenic Arabidopsis thaliana was set up as a convenient experimental technique to raise NAD content. This build-up highlights the involvement of NAD in plant-pathogen specific defense mechanisms. Furthermore, manipulating endogenous Arabidopsis thaliana QPT levels was used to deregulate NAD production. Such an approach points out the critical role of NAD in C/N interactions by shaking up nitrogen assimilation upon photorespiratory conditions. These results pave the way for a new understanding of signalling mechanisms involving NAD in plants major metabolic functions.

Les sucres, sont des signaux métaboliques, impliqués dans le développement des plantes et leurs réponses aux contraintes du milieu. Les transporteurs de sucres se révèlent à la fois acteurs de la répartition des sucres et cibles de leur signalisation. L'ASR (ABA, Stress and Ripening) de la Vigne, VvMSA, étant identifiée comme protéine régulatrice de l'expression génique du transporteur d’hexoses VvHT1, l'objectif de la thèse est d'appréhender ses rôles physiologiques dans une démarche de biologie intégrée.Le premier axe a été dédié à la mise en place des modèles biologiques, des cellules embryogènes et non embryogènes de Vigne, issues du même fond génétique mais cultivées sur deux sources de carbone différentes. La caractérisation des cinétiques de prolifération et l'analyse des métabolomes ont mis en évidence leur sensibilité/tolérance différentielle à la carence en sucres. Le deuxième axe a porté sur la régulation de VvHT1 dans les deux types cellulaires sauvages et leurs mutants de surexpression/répression de VvMSA. L'approche pharmacologique utilisant des analogues du glucose, l'analyse de l'expression génique, le transport du glucose et l'activité des enzymes de la glycolyse indiquent que VvMSA affecte l'expression de VvHT1 par la voie dépendante du métabolisme du glucose. Le troisième volet a été réalisé par une approche de protéomique quantitative et comparative des protéines nucléaires des cellules embryogènes sauvages et réprimées pour VvMSA. Les protéines à expression significativement affectée par l'absence de l'ASR, laissent entrevoir un nouveau rôle à l'interconnexion des réponses métaboliques aux stress et la régulation épigénétique de l'expression génique. / Sugars are metabolic signals involved in plant development and responses to environmental cues. Sugar transporters are both actors of sugar partitioning and targets of sugar signaling. As Grape ASR (ABA, Stress, Ripening), VvMSA, is identified as a regulatory protein controlling gene expression of the hexose transporter VvHT1, the aim of the PhD thesis is to assess its physiological functions by an integrative biology approach. The first part of the study consisted in the establishment of biological models, embryogenic and non embryogenic grape cells, sharing the same genetic background but growing on distinct carbon sources. The characterization of the proliferation kinetics and metabolomes of both cell types revealed differences in their sensitivity/tolerance to sugar starvation.The second objective was focused on VvHT1 expression regulation in both cell types and their mutants overexpressing or silenced for VvMSA. The pharmacological approach using glucose analogues, coupled to the analysis of gene expression, glucose transport and glycolytic enzymes activity, suggest that VvMSA affects VvHT1 expression through a glucose metabolism dependent pathway.The third research axis was carried out through a quantitative and comparative proteomic analysis of nuclear proteins in embryogenic wild type and VvMSA silenced cells. Proteins whose expression is affected by ASR repression suggest a new functional role of VvMSA at the interplay between metabolic responses to stress and epigenetic regulation of gene expression.

Extracellular nucleotides act as local intercellular messengers. In response to various stimuli, nucleotides can be released from the cytosol of damaged cells, exocytosis vesicles and efflux through membrane channel. In the extracellular fluids, nucleotides are rapidely degraded by ecto-nucleotidases, such as CD39,CD39L1 and CD73. Extracellular nucleotides activate the P2 receptor family .This family of receptors can be divided into 2 groups: P2X1-7R ( ionotropic receptors) and P2YR ( G protein-coupled receptors). Nowadays, there are eight accepted human P2Y receptors: P2Y1,2,4,6,11,12,13,14.<p>To determine the physiological roles of P2Y receptor family, our laboratory generated different strains of P2Y knockout mice (P2Y4 ,6 and 13). In collaboration with A. Gartland ,I. And Arnett TR Orriss ( Sheffield and London University) ,it has been observed that the P2Y13R-/- mice exhibit an impaired bone tissue metabolism that leads to a reduction in the volume of the femoral trabecular bone and the number of trabeculae. This phenotype is correlated with the decrease in the number of osteoblasts at the endo-cortical bone surface .<p>We therefore examined whether P2Y13 R activation was involved in the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). In the first part of our work we have shown that :<p>Induction of the MSCs differentiation is associated with the release of ATP and its conversion to ADP (agonist of the P2Y13R). ATP release probably involves the pannexine1 while the conversion of ATP into ADP is probably due to the activity of the ecto-nucleotidase CD39L1.<p>ADP stimulation of P2Y13 R+/+ (but not P2Y13 R-/-) adherent bone marrow stromal cells (BMSC) increased significantly the formation of alkaline phosphatase-colony forming units (CFU-ALP), as well as the expression of osteoblastic genes such as Osterix involved in the maturation of pre-osteoblasts into osteoblasts. The number of CFU-ALP obtained from P2Y13 R-/- BMSC and the level of osteoblastic gene expression after osteogenic stimulation were also strongly reduced compared to those obtained in wild-type cell cultures. In contrast, when P2Y13 R-/- BMSCs were incubated in an adipogenic medium, the number of adipocytes generated and the level of adipogenic gene expression (PPARγ2 and Adipsin) were higher than those obtained in P2Y13 R+/+ MSC. We also observed a significant increase of the number of bone marrow adipocytes in tibia of P2Y13 R-/- mice. <p>The P2ry12 gene deletion (also activated by ADP) also affects the ability of BMSCs to differentiate into osteoblasts but stimulates adipogenic differentiation.<p>In a second part of our work ,we have shown that the pro- osteogenic action of P2Y13R is indirect. Indeed ,this receptor is not expressed by MSCs but by adherent myeloid cells present in the bone marrow cell cultures (characterized by the expression of CD11b and CD45 markers) .In addition, we observed that following receptor activation by ADP ,these myeloid cells produce BMP2 factor.<p>We therefor propose that the stimulation of MSCs differentiation induces CD45- adherent cells to release ATP that is converted into ADP, most probably by the up-regulated CD39L1 ectonucleotidase. This ADP stimulates P2Y12R and P2Y13R expressed by CD45+/CD11b+ myeloid cells leading to the release of the osteogenic factor BMP2. This cytokine favours the maturation of pre-osteoblasts into osteoblasts and concomitantly inhibits the maturation of pre-adipocytes.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le métabolisme des phosphoinositides constitue un processus crucial parmi les systèmes permettant la terminaison de la transmission intracellulaire d’un stimulus extracellulaire. En effet, l’une de principales voies de signalisation intracellulaire engendrée en réponse à la liaison d’hormones ou de facteurs de croissance sur leurs récepteurs spécifiques fait intervenir la phosphorylation du PtdIns(4,5)P2 en PtdIns(3,4,5)P3 par une PI 3-kinase. Les enzymes responsables du métabolisme de ce second messager sont donc essentielles à la fonction normale de la cellule. L’ADNc de la 5-phosphatase SHIP2 a été cloné dans notre laboratoire. Cette enzyme présente au sein de sa structure primaire, en plus d’un domaine catalytique 5-phosphatase, un grand nombre de motifs permettant des interactions spécifiques avec d’autres protéines :un domaine SH2 N-terminal, des séquences riches en prolines, un motif NPXY et un domaine SAM. <p>SHIP2 joue un rôle de régulateur négatif dans la voie PKB et MAPK in vitro dans plusieurs modèles cellulaires. De plus, l’affinité de SHIP2 pour le cytosquelette a été mise en évidence notamment dans les plaquettes sanguines.<p> Notre travail de thèse s’intègre dans le cadre de l’étude biochimique de SHIP2 et plus particulièrement dans la recherche de ses partenaires protéiques. La Vinexine, protéine du cytosquelette impliquée dans l’adhérence cellulaire, avait été identifiée comme une protéine interagissant avec SHIP2 par la technique du double hybride. Nous avons confirmé cette association par des expériences d’immunoprécipitation en système transfecté (cellules COS-7) ainsi qu’en système natif (cellules HeLa et MEF). Nous avons montré que cette interaction n’était ni modulée par une stimulation à l’EGF (dans des cellules COS-7) ni par le sérum (dans des cellules MEF). Nous avons démontré une colocalisation de SHIP2 avec la Vinexine &61537; à la périphérie des cellules COS-7 stimulées à l’EGF. Par la suite, nous nous sommes intéressés au rôle potentiel de cette interaction dans l’adhérence cellulaire. Nous avons montré que la surexpression de SHIP2 ou de la Vinexine &61537; augmente l’adhérence des cellules COS-7 sur un substrat de collagène I. L’adhérence à ce même substrat est diminuée dans les cellules MEF issues des souris déficientes en SHIP2 comparées à des cellules contrôles SHIP2 +/+. De plus, il apparaît que la partie carboxy-terminale de SHIP2 ainsi que son activité catalytique sont importantes pour l’adhérence des cellules au substrat.<p>Ces résultats suggèrent un rôle important de SHIP2 dans l’adhérence cellulaire et l’organisation du cytosquelette d’actine faisant intervenir un mécanisme probable de déphosphorylation du PtdInsP3.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La thèse est consacrée à l'étude de la signalisation lipidique comme un mécanisme universel de médiation des réponses cellulaires à phytohormones et élicitors jouant ainsi un rôle clé dans la réorganisation de métabolisme cellulaire pendant l'adaptation de la plante aux changements environnementaux.Phospholipase D (PLD) et son produit acide phosphatidic (PA) ont étés impliqués au cascades de signalisation induites par l’acide salicylique (SA) dans les cellules de garde de Arabidopsis thaliana. On a trouvé une activation de PLD et la production de PA dans les feuilles des plantes après le traitement par SA. En utilisant le marquage radioactif des phospholipides, l'analyse histochimique, les inhibiteurs de la signalisation lipidique et des lignées transgénique des plantes, nous avons montré la participation de la PLD et la NADPH-oxidase RbohD à la formation du superoxyde dans les tissues d’Arabidopsis et à la fermeture des stomates induite par SA.La cooperation entre le SA et l’acide abscisic (ABA) dans la réorganisation de transcriptome induite par ces hormones a été examinée dans la culture de la suspension cellulaire. Tant SA que l'ABA ont inhibé l'activité basale in vivo de phospholipase C dépendante de phosphatidylinositol (PI-PLC), tandis que SA (mais pas ABA) a incité aussi le phosphorylation de phosphatidylinositols. Les transcriptomes de cellules après le traitement par SA ou ABA ont été comparé à ceux obtenus aprés le traitement avec U73122 ou wortmannin. Nous avons trouvé des groupes de gènes, pour qui l'effet d'ABA et des inhibiteurs était semblable; des gènes dependants du SA via l'équilibre des phosphoinositides et des gènes dependants du SA via l’activité de PLD. Basé sur l'analyse bioinformatique de toutes les groupes de gènes choisis, nous proposons le règlement du niveaux des phosphoinositides comme un facteur important dans la regulation du transcriptome basal et également dans les changements du profile transcriptomique induits par l'effet du SA ou d'ABA.L'effet du peptide bactérien flg22 sur l’équilibre des phospholipides a été détecté tant dans des cellules de suspension que dans des plantules. Flg22 a induit l'accumulation de PA par l'activation de PI-PLC couplée a la diacylglycerolkinase 5 (DGK5), et egalement la diminution de niveau de phosphatidylinositol-4,5-biphosphate, qui est un substrat de PI-PLC. L'analyse des effects des inhibiteurs a révélé la participation des DGK et PI-PLC dans la production des espèces d'oxygène réactive (ROS) induite par flg22. La production du PA a été placée dans la cascade de la signalisation en aval de la reconnaissance du flg22 par le complexe de récepteur FLS2-BAK1, mais aprés la formation du ROS par NADPH-oxydase RbohD. Le rôle de DGK5 a été caractérisé dans la regulation du transcriptome; dans l’accumulation du callose induite par flg22 dans l’apoplast et dans la résistance au pathogène biotrophique Pseudomonas syringae pv tomato DC3000. Finalement, nous avons proposé un nouveau modèle de perception du flagellin qui inclut PI-PLC et DGK5.Le rôle de phosphoinositides dans les cascades de la signalisation d’auxin et cytokinin a été révélé dans la morphogenesis racinaire dans le mutant d'Arabidopsis pi4kb1b2 (muté dans deux isoformes de PI4K) et pi4kb1b2sid2 (contient la mutation supplémentaire de l'enzyme de biosynthèse du SA, permettant de séparer les effets du mutation en PI4K qui dependent du SA). Nous avons analysé l'anatomie de la meristem des racines, l'allongement de cellules corticales, la réponse gravitropic, les réponses aux hormones exogènes et nous avons montré la connexion entre l'activité PI4K avec les effets d’auxin et de cytokinin pendant le morphogenesis racinaire et gravitropism. Nos résultats élargissent la connaissance de la nature de la signalisation phytohormonale dans les plantes et peuvent être utilisés comme une base pour augmenter la résistance de céréales agricolement importantes aux contraintes de l’environnement / Thesis is devoted to the investigation of lipid signaling processes as a universal mechanism mediating cellular responses to phytohormones and elicitors thus playing a key role in cell metabolism remodeling during plant adaptation to environmental changes. Phospholipase D (PLD) and its product phosphatidic acid (PA) were found to be involved to the SA-induced signaling cascades in Arabidopsis thaliana guard cells. Using radioactive labeling of phospholipids we found an activation of PLD and production of PA in leaves of 4-week old plants after salicylic acid (SA) treatment. Using histochemical assay, inhibitor assay and transgenic lines knock-out by different isoforms of NADPH-oxidases, we showed the involvement of PLD and NADPH-oxidase RbohD to PA-mediated superoxide formation in Arabidopsis tissues infiltrated by SA and SA-induced stomatal closure. SA- crosstalk with abscisic acid (ABA) in transcriptome remodeling induced by these hormones was investigated in suspension cell culture. Both SA and ABA inhibited basal activity of phosphatidylinositol dependent phospholipase C (PI-PLC) in vivo, while SA (but not ABA) also induced the phosphorylation of phosphatidylinositols. Total transcriptomes of suspension cells after SA or ABA treatment were compared to those obtained from suspension cells treated with U73122 (PI-PLC inhibitor) or wortmannin (inhibitor of phosphatidylinositol-4-kinases (PI4K) that provide the substrate for PI-PLC catalyzed reactions). We found a specific gene clusters, for those the effect of ABA and inhibitors was similar; SA-dependent genes, regulated via the balance of phosphoinositides, and SA-dependent genes, regulated via PLD-mediated pathway. Based on the bioinformatic analysis of the promoters of all selected gene sets, we claim a phosphoinositides level regulation to be an important factor mediating basal cell transcriptome and expression changes induced by SA and ABA.The effect of bacterial peptide flg22 on phospholipid turnover was detected in both suspension cells and seedlings. Flg22 induced accumulation of PA by the activation of PI-PLC coupled with diacylglycerolkinase (DGK) and a corresponding parallel increase of phosphatidylinositol-4,5-biphosphate content, that is a substrate of PI-PLC. Inhibitor analysis revealed the involvement of Ca2+ ions in lipid signaling enzymes reaction to flagellin treatment. We showed the role of DGK and PI-PLC in production of reactive oxygen species (ROS) induced by flg22. PA-production was placed in signaling cascade downstream of flagellin recognition by FLS2-BAK1 receptor complex receptor, but upstream or ROS formation by NADPH-oxidase RbohD. DGK5 was found to be the main source of the detected PA. The role of DGK5 was characterized in basal transcriptome regulation and its flagellin-induced remodeling; in flg22-induced callose accumulation in apoplast and resistance to biotrophic pathogen Pseudomonas syringae pv tomato DC3000. We proposed a new model of flagellin perception that includes PI-PLC and DGK5. Role of phosphoinositides in auxin and cytokinin signaling cascades was revealed studying root morphogenesis in Arabidopsis mutant pi4kb1b2 deficient for two PI4K genes, and pi4kb1b2sid2 that had additional mutation it key enzyme of SA biosynthesis, thus allowing us to separate SA-dependent and independent effects of the PI4K deficiency. pi4kb1b2 mutant plants exhibit the dwarf phenotype both in leaf and root parts, while pi4kb1b2sid2 show the normal rosette growth compared to WT, but still shorter roots. We analyzed root meristem anatomy, cortical cells elongation, gravitropic response, responses to exogenic hormones and firstly showed the connection of PI4K activity with auxin and cytokinin effects during root morphogenesis and gravitropism. Our results broaden the knowledge about the nature of plant phytohormonal signaling and can be used as a basis for increasing the resistance of agriculturally important crop plants to environmental stresses