Les plantes sont ancrées au sol pendant la majorité de leur cycle de vie et doivent donc constamment adapter leur croissance et leur métabolisme aux stress abiotiques. Ainsi, la subsistance des plantes dépend de leur capacité à réguler rapidement l’expression des gènes afin d’adapter leur physiologie à l’environnement. L’expression d’un gène peut être contrôlé à plusieurs niveaux; transcriptionnel, post-transcriptionnel, traductionnel et post-traductionnel.De nombreux processus cellulaires vitaux tels que la réplication de l’ADN, la transcription, la synthèse protéique, et la dégradation des protéines, sont régulés par les signaux environnementaux. Des études chez la levure, la drosophile et les animaux ont montré que la protéine kinase TOR (Target Of Rapamycin) est impliquée dans le contrôle de la croissance cellulaire et de la prolifération en réponse à différents signaux tels que les nutriments, les acides aminés, les hormones et les facteurs de croissance. Chez Arabidopsis thaliana, TOR est nécessaire au développement de l’embryon et de l’endosperme. De plus, des modifications du niveau de protéine AtTOR affectent la croissance végétative et la reproduction.Le principal objectif de cette thèse est de caractériser les mécanismes qui contrôlent l’expression de AtTOR en déterminant les éléments de régulation situés sur le la région 5’ non traduite (5′UTR) de l’ARNm de AtTOR, puis de manipuler ces éléments de régulation afin d étudier leur rôle. Nous avons choisi de nous focaliser sur la région 5′UTR de AtTOR, et sur une microORF (uORF) située en amont de l’ORF principale de AtTOR. Il s’agit de la première tentative d’étude de la régulation de l’expression de TOR par ces éléments chez les eucaryotes.Trois constructions chimériques ont été réalisées pour cette étude et transformée transitoirement est de manière stable dans des plantes. La première construction (contrôle positif) incluse le promoteur de AtTOR, la région 5′UTR, le premier intron et le début du premier exon fusionné au gène rapporteur GUS. La seconde construction (microORF mutée) est présente une mutation du codon start de la microORF (ATG changé en TTG). Enfin, la troisième construction (5′UTR délétée) contient la même séquence que le contrôle positif mais sans la région 5′UTR. Ces constructions ont également été placée sous le contrôle du promoteur 35S au lieu du promoteur de AtTOR afin d’étudier un lien éventuel entre la 5′UTR et la microRF et le promoteur de AtTORNos résultats indiquent une régulation généralement négative exercée par la 5′UTR, et dans une moindre mesure par la microORF, sur l’expression de AtTOR. Cette régulation semble avoir lieu au niveau transcriptionnel ou au niveau de la stabilité de l’ARNm, mais pas au niveau de la traduction. En effet, les modifications du niveau de transcrit GUS sont suivie d’un changement équivalent de l’activité GUS. De plus, nous avons observé que l’auxine et le sucrose ont un effet positif sur l’expression de AtTOR. Dans le cas de l’auxine, cet effet semble lié à la présence de la région 5′UTR de AtTOR.D’autres études de la fonction de la région 5’UTR et de la microORF de AtTOR, ainsi que de leur relation avec d’autres éléments régulateurs localisée dans le promoteur de AtTOR, permettront de mieux comprendre comment ces éléments régulateurs contrôlent finement l’expression de AtTOR. / Land plants are anchored in one place for most of their life cycle and therefore must constantly adapt their growth and metabolism to abiotic stresses. Thus, plants’ subsistence depends on their ability to regulate rapidly gene expression in order to adapt their physiology to their environment. The expression of a gene can be controlled at many levels, including transcription, post-transcription, translation, and post-translation.Many vital cellular processes like DNA replication, transcription, protein synthesis, and protein degradation are regulated by environmental signals. Studies in yeast, Drosophila, and mammals showed that the target of rapamycin (TOR) protein is involved in control of cell growth and cell proliferation in response to different types of environmental signals such as nutrients, amino acids, hormones, and growth factors. In Arabidopsis thaliana, TOR is necessary for both embryo and endosperm development in, and changes of TOR protein level affect both vegetative and reproductive growth.The main purpose from this thesis is to highlight the mechanisms that control AtTOR expression at the post-transcriptional level through determination of the possible regulatory elements within the 5′ untranslated region (5′UTR) or the first intron of AtTOR mRNA itself, and through manipulation of these regulatory elements to study their precise role. We have chosen to focus on the small upstream open reading frame (uORF) as well as the 5′UTR region. This is the first attempt to study the regulation of TOR kinase expression in eukaryotes through these small uORF or the sequence of 5′ untranslated region (5′UTR).To achieve this purpose, three chimeric constructs have been established and transformed in Nicotiana benthamiana leaves and Arabidopsis thaliana plants. The first construct (the positive control) contains the AtTOR promoter, the 5′UTR, the first intron, and the beginning of the second exon fused to the GUS reporter gene. The second construct (mutated uORF) have the same sequence as the positive control construct except the start codon of uORF was changed from ATG to TTG. The third construct (deleted 5′UTR) have the same sequence as the positive control construct without the 5′UTR. These constructs have also been placed under the activity of CaMV 35S promoter instead of AtTOR promoter to investigate whether there is a link between the 5′UTR/or uORF and the promoter.Our work show an overall negative regulation exerted by the 5′UTR and, to a lesser extent, by the uORF on AtTOR gene regulation. This regulation is likely at the level of transcription or mRNA stability, since the changes in GUS transcript level was followed by the same changes in GUS activity. In addition we found that external inducers like auxin or sucrose exert a positive effect on AtTOR expression. This effect appears somehow linked to the presence of the 5′UTR of AtTOR mRNA.Greater insight into the molecular mechanisms of AtTOR 5′UTR/or uORF function and its relationship with other regulatory elements located in AtTOR promoter will be required to understand how these regulatory elements work either individually or in combination to achieve the fine and accurate regulation of their gene expression.

L’objectif de cette thèse était d’étudier les transporteurs de saccharose impliqués dans le développement des organes puits, et plus précisément leur rôle dans la racine des plantes soumises à la contrainte hydrique.L’expression des transporteurs AtSUCs et AtSWEETs a été cartographiée, au cours du développement complet de plantes A. thaliana cultivées en hydroponie, dans la rosette, la hampe, les siliques et les racines. En parallèle, nous avons évalué l’allocation du carbone et le métabolisme des sucres dans la plante entière au cours du développement pour finalement (1) avoir un aperçu de l’allocation du carbone, du métabolisme des sucres ainsi que de l’expression des transporteurs de saccharose et (2) discuter leurs possibles relations.Dans un second temps, nous avons conçu un système de culture en sol innovant appelé « Rhizobox » permettant la récolte de racines propres, l’analyse de l’architecture du système racinaire et l’application de la contrainte hydrique. Lors de la contrainte hydrique, la croissance racinaire est réduite, mais l’exploration en profondeur du système racinaire est maintenue probablement pour améliorer l’absorption d’eau. De plus, même si la rosette soumise à la contrainte hydrique était plus petite, l’export de 14C, vers la racine, était augmenté. Dans le même temps, les niveaux de transcrits des gènes de facilitateurs de saccharose AtSWEET11 et AtSWEET12 ainsi que du gène AtSUC2, un symporteur saccharose:H+ spécifique de la cellule compagne, tous trois impliqués dans le chargement du saccharose dans le phloème, étaient augmentés dans les feuilles des plantes soumises à la contrainte hydrique, corroborant l’augmentation de l’export du carbone vers la racine. De façon intéressante, les niveaux de transcrits des gènes AtSUC2 et d’ASWEET11-15, étaient plus élevés dans les racines stressées, soulignant (1) la potentielle existence d’un déchargement apoplastique du saccharose dans la racine d’A. thaliana et (2) un rôle putatif pour ces transporteurs de saccharose dans le déchargement du saccharose dans la racine étant donné qu’ils sont principalement exprimés dans les zones de la racine où la demande en carbone est importante. / The aim of this thesis was to investigate the sucrose transporters involved in sink organs development, and more precisely their role in roots of plants submitted to water deficit.The expression of AtSUCs and AtSWEETs transporters was mapped during the full development of A. thaliana plants grown hydroponically in rosette, stem, siliques and roots. In parallel, we evaluated C partitioning and sugar metabolism in whole plant during development to finally (1) get an insight on C allocation, sugar metabolism and sucrose transporters genes expression and (2) discuss their possible relationships.Secondly, we designed an innovating soil culture system, called “Rhizobox” which allows clean roots harvest, root system architecture analysis and water deficit experiment. Under water deficit, root growth was reduced, but in depth root exploration was maintained probably to improve water uptake. In addition, although shoot submitted to water deficit were smaller, 14C exported to the roots increased. In the same time, the transcript levels of the sucrose effluxers gene AtSWEET11 and AtSWEET12 and the companion-cell specific sucrose:H+ symporter gene AtSUC2, all three involved in sucrose phloem loading, are up-regulated in leaves of water deficit plants, agreeing with the increase in carbon export to the roots. Interestingly, the transcript levels of AtSUC2, and AtSWEET11-15, were higher in stressed roots, underlying (1) the potential existence of sucrose apoplastic unloading in Arabidopsis roots and (2) a putative role for these sucrose transporters in sucrose unloading in root since they are mainly expressed in root zones where C demand is high.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Heterosis in der Frosttoleranz von Arabidopsis-Kreuzungen. Die genetische Basis von Heterosis, der Verbesserung heterozygoter F1-Hybriden gegenüber den homozygoten Eltern, ist unbekannt. Vermutet werden Dominanz, Überdominanz oder Epistasie. Die zur Kreuzung verwendeten Parentalakzessionen entstammen unterschiedlichen Klimaten und differieren stark in ihrer Frosttoleranz (Lethaltemperatur, LT50). Von 24 reziproken Kreuzungen mit C24 und Col-0 wurden LT50, Prolin- und Zuckergehalt bestimmt. Die Untersuchungen an nicht akklimatisierten und kälteakklimatisierten Pflanzen zeigen häufiger Heterosis in C24- als in Col-Hybriden mit klarem Anstieg nach dem Akklimatisieren. Es besteht eine klare Abhängigkeit der Frosttoleranz zum Zucker-, Prolin- und Flavonoidgehalt, sowie zwischen der Stärke der Heterosis in Frosttoleranz und Metabolitgehalten. GCMS-Messungen bestätigen diese Ergebnisse. Es wurden 40 Metabolite detektiert, von denen viele signifikant mit der Frosttoleranz korrelieren und/oder deren Heterosis mit der Heterosis der LT50 korreliert. Sechs dieser Stoffe sind wichtige Komponenten des Citratzyklus, was auf eine Rolle von Teilen des Zyklus in der Heterosis der Frosttoleranz und eine Veränderung seiner Flussraten hindeutet. / We investigated heterosis in freezing tolerance of 24 reciprocal Arabidopsis-crosses with C24 and Col-0. The underlying genetic mechanisms of Heterosis, the enhancement of F1-hybrids in comparison to their homozygous parents, are unknown. Different mechanisms such as dominance, overdominance or epistasis are suggested. Parental freezing tolerance (LT50) was shown to correlate with the original habitat temperature. Besides the LT50, proline and sugar contents (glc, fru, suc, raf) have been measured on non-acclimated and cold-acclimated plants. Metabolite profiling and flavonoid measurements revealed significant stronger heterosis in C24- than in Col-crosses. Heterosis increases after cold acclimation. Freezing tolerance clearly correlate with the contents of sugars, proline and several flavonols, as well as the strength of heterosis in freezing tolerance with the metabolite content. GCMS-measurement confirmed these results. Fourty metabolites, of which many significantly correlate with LT50 and/or with heterosis in metabolite content and in LT50, were found. Six of these are important compounds in the TCA-cycle. Changes in flux rates of the TCA-cycle could be connected to Heterosis for the first time. Negative correlation between Heterosis in freezing tolerance and metabolite accumulation, points to a role of parts of the cycle in crosses and to a change of flux rates.

Chez Arabidopsis thaliana, le silencing transcriptionnel est associé notamment aux modifications post-traductionnelles des queues des histones et à la méthylation des cytosines en contexte CG, CHG et CHH (où H peut être indifféremment T, A ou C). Plusieurs voies indépendantes conduisent à la méthylation de l’ADN en tout contexte via les méthyltransférases. A contrario, ROS1, une ADN déméthylase, « élague » les profils de méthylation et prévient ainsi d’une hyperméthylation du génome. Or, de façon intéressante, plusieurs mutants impliqués dans les voies de méthylation de l’ADN voient l’expression du gène ROS1 diminuer, ce qui trahit l’existence d’une boucle de rétrocontrôle négative entre les voies de méthylation et de déméthylation de l’ADN. Nous avons donc réalisé un crible génétique afin d’identifier un régulateur de l’expression de ROS1. Pour cela, nous avons utilisé une lignée pROS1:GUS constituée du gène rapporteur de la glucuronidase sous contrôle du promoteur de ROS1. Dans le fond mutant nrpd1a-4, le gène de ROS1 et de la glucuronidase sont sous-exprimés. Le crible consiste alors à identifier un mutant qui relâche l’expression de la glucuronidase et de ROS1 dans le fond mutant nrpd1a-4. Six mutants présentent une expression de la glucuronidase plus forte que le témoin pROS1:GUS dans le fond nrpd1a-4. Cependant, contrairement à ce qui était attendu, l’expression de ROS1 endogène est plus basse encore que chez pROS1:GUS dans le fond nrpd1a-4.Face à ses résultats, nous avons alors réorienté la thèse vers l’étude d’une voie de contournement du silencing des éléments répétés. En effet, lorsque l’on applique un stress thermique de 37°C durant 24h, l’on observe un relâchement du silencing de ces derniers. Toutefois, aucune modification épigénétique connue ne semble être impliquée. Pour étudier ce phénomène, nous disposons d’une lignée L5 qui, dans des conditions normales de culture, voit son transgène soumis aux mécanismes de silencing. Parce que la construction L5 comprend plusieurs répétitions de la glucuronidase sous contrôle du promoteur 35S, elle est alors assimilée à n’importe quel autre élément répété et, à ce titre, se retrouve être également exprimée après stress thermique. L’équipe a alors réalisé un crible sur cette lignée et a mis en évidence 3-1S, un mutant qui est déficient dans le relâchement du silencing à 37°C. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence que le phénotype de 3-1S est dû à une mutation de RH35, une hélicase ARN à boîte DEAD. D’autre part, nos résultats montrent que le gène RH35 est exprimé plus fortement à 37°C et sa protéine présente, en outre, une relocalisation dans ces conditions de stress. RH35 serait, en fait, impliquée de manière plus globale dans le métabolisme des ARN en réponse au stress thermique et jouerait également un rôle dans la réponse au stress thermique et salin. / In Arabidopsis thaliana, transcriptional silencing is associated with histone tail post-translational modifications and cytosine modifications in CG, CHG and CHH contexts (where H can be indifferently T, A or C). Numerous independent pathways lead to DNA methylation in all contexts through méthyltransférases. Conversely, the DNA demethylase ROS1 “prunes” methylation profiles and prevents genome hypermethylation. Interestingly, several mutants which are involved in DNA methylation pathways present a decrease in ROS1 gene expression, what reveals the existence of a negative feedback loop between DNA methylation and demethylation pathways. A genetic screening was carried out in order to find a ROS1 regulator. To do this, pROS1:GUS line, which carries the glucuronidase reporter gene under ROS1 promoter, was used. In the nrpd1a-4 mutant, ROS1 and glucuronidase genes are underexpressed. The screen consisted to find a mutant which release glucuronidase and ROS1 gene expression in nrpd1a-4 mutant background. Six mutants presented a higher expression of the glucuronidase than the pROS1:GUS control in nrpd1a-4 background. However, unlike what it was expected, endogene ROS1 expression is even lower than what we have for pROS1:GUS in nrpd1a-4 background.In view of these results, the thesis was redirected toward the study of the silencing circumvention pathway of the repeated elements. Indeed, when heat stress at 37°C during 24h is applied, a release of silencing is observed for repeated elements. Nevertheless, no known epigenetic modifications seem to be involved. To study this phenomenon, we used a L5 line. Its transgene is silenced in standard conditions. Because L5 construct is composed by several glucuronidase repetitions under 35S promoter, it is considered as any other repeated elements and, for this reason, it is also expressed after heat stress. The team performed a genetic screen on this line and found 3-1S, a mutant which is deficient in the release of silencing at 37°C. On the one hand, we demonstrated that 3-1S phenotype is due to a mutation in RH35 DEAD box RNA helicase. On the other hand, our results revealed that RH35 gene is expressed at 37°C and its protein is relocated in heat stress conditions. In fact, RH35 would be involved more globally in RNA metabolism and would play a role in heat and salt stress.

L'adaptation des plantes face au stress thermique est cruciale pour leur survie et implique des réponses spécifiques telles que l’induction de protéines chaperonnes et la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les glutaredoxines (GRX), une famille de protéines thiol anti- oxydantes, jouent un rôle important dans la régulation redox et la réponse au stress oxydatif. Mes études se concentrent sur GRXS17, une protéine multi-domaine à cœur fer-soufre. Malgré un phénotype de développement sévère du mutant grxs17 à des températures normales et plus élevées, peu est connu sur les fonctions biochimiques et les rôles intracellulaires précis de GRXS17. J’ai montré au cours de ma thèse que GRXS17 fonctionne comme une chaperonnedépendante de l’oxydation de la cellule. Elle présente à la fois une activité de type foldase mais également holdase. L'exposition aux stress oxydatif et thermique provoque le passage d'une forme dimérique à des complexes à poids moléculaires élevés ce qui est consistant avec une activité holdase. J’ai également montré que GRXS17 est requis pour la tolérance à des hausses de température de manière dépendante de ses cystéines catalytiques. Des approches de transcriptomique, métabolomique et protéomique montrent une réponse au stress thermique retardée dans le mutant grxs17, des défauts dans l’accumulation de certains métabolites clés, et ont permis d'identifier de potentiels nouveaux interactants de GRXS17 dans des conditions de stress thermique. Ces éléments soutiennent la fonction chaperonne de GRXS17 dans desconditions normales et de stress thermiques. / Adaption of plants to heat stress is crucial for their survival and involves dedicated response such as chaperones proteins induction and production of reactive oxygen species (ROS). Glutaredoxins (GRX), a family of thiol redox proteins, play an important role in redox regulation and response to oxidative stress. The focus of our studies is on GRXS17 which is a multi-subunit iron-sulfur glutaredoxin. Despite the severe developmental phenotype of the grxs17 mutant at normal and elevated temperatures, relatively little is known about the biochemical functions and precise intracellular roles of GRXS17. I show during my thesis that GRXS17 function as a foldase and holdase redox-dependent chaperone. Oxidative and heat stress exposure cause a shift from a dimeric form to high MW complexes which is concordant with a holdase activity. I show that GRXS17 is required for the tolerance to moderated heatstress in a Cys-dependent manner. Transcriptomic, metabolomic and proteomic approaches show heat stress response delayed in grxs17, key-metabolites defects and allowed to identifynew potential GRXS17-interactor under heat stress conditions, supporting a potential protecting function of GRXS17 against stress damage.

A família PUF é um conjunto de proteínas que se ligam a mRNA regulando sua estabilidade e tradução em processos chave do desenvolvimento. Entre as 25 proteínas de Arabidopsis contendo as repetições PUF, três delas, APUM-I, APUM-2 e APUM-3, apresentam ~90% de identidade e colocalizam temporal e espacialmente nos meristemas apical e axilares de caule, zona de elongação da raiz e no periciclo durante a formação de calos e de raízes laterais, além de estames e polens. Ensaios de RT-PCR mostraram que a relação de expressão entre eles é a mesma em todos os órgãos analisados. Além disso, plantas nocautes apum-1- e apum-2- não apresentam fenótipo alterado, sugerindo redundância funcional. Plantas com a expressão dessas proteínas afetadas por RNA antisense apresentaram folhas cloróticas e reduzidas, raízes mais curtas e menos ramificadas e baixa fertilidade, fenótipo semelhante ao de plantas que superexpressam KRP-2, um inibidor de CDK. O transcrito KRP-2 apresenta um elemento de ligação AraPum no 3\'-UTR sugerindo ser um possível alvo para APUM. Em adição, plantas antisense têm aumento de transcritos KRP-2 em relação a selvagens. Assim, foi proposto que essas proteínas agem coordenando a formação de folhas e raízes pela influência na tradução de KRP-2. A função ancestral das proteínas PUF de manter o ciclo celular em detrimento da diferenciação, parece ser conservada em plantas. / The PUF family is a group of conserved proteins that bind to rnRNAs regulating its stability and translation in key developrnental processes. Among the twenty five Arabidopsis proteins with PUF repeats, we found that three highly similar members, APUM-I, APUM-2 and APUM-3 (~90% identity) and co-localize spatially and temporally in the shoot apical and axillaries meristems, root elongation zone and pericycle during callus and lateral root formation, as well as stamens and pollens. RTPCR assays showed that these proteins have similar expression profiles in ali organs analyzed. Moreover, plant apum-1 and apum-2 knockouts have no detectably altered phenotype, suggesting a functional redundancy between them. Plants in which APUM-I, APUM-2 and APUM-3 expression were reduced through antisense RNA, showed chlorotic and reduced leaves, shorter and less ramificated roots and low fertility. This phenotype is similar to that of plants over-expressing the KRP-2 gene, a CDK inhibitor. An AraPum binding element at 3\'-UTR of the KRP-2 transcript suggests that it may be a possible target for APUM. In addition, in comparison to wild-type plants, antisense plants have increased KRP-2 transcripts levels. We proposed that APUM proteins act by coordinating leaf and root formation by way of influencing KRP-2 transiation. The ancestral function of PUF proteins in the maintenance of the cell cycle, to detriment of differentiation, seems to be conserved in plants.

La plupart des organes et organismes ont une forme remarquablement reproductible, malgré une très grande variabilité de forme et de croissance au niveau cellulaire. Des signaux supracellular, gradient de morphogène ou contraintes mécaniques, pourraient coordonner le comportement des cellules et via de multiples boucles de rétroaction canaliser les formes finales. Des progrès récents en imagerie du vivant, micromécanique et modélisation, permettent aujourd’hui d’analyser la relation entre la variabilité cellulaire, la communication intercellulaire et la forme globale d’un organe de façon quantitative. Nous avons choisi de travailler sur le sépale abaxial chez Arabidopsis thaliana, car sa forme est reproductible et il est facilement accessible pour l’imagerie. Nous avons choisi de nous concentrer sur l’analyse des microtubules corticaux : ils s’alignent le long des tensions maximales dans les tissus et, en guidant le dépôt des microfibrilles de cellulose, ils renforcent l’anisotropie mécanique des parois dans la direction des contraintes maximales. Nous avons observé un alignement supracellulaire des microtubules à la pointe du sépale et nous avons pu corréler ce comportement à un patron de tensions causé par un différentiel de croissance dans le sépale. En utilisant des approches micromécaniques et des mutants affectés dans la dynamique des microtubules, nous avons confirmé que les microtubules étaient capables de s’aligner en fonction des contraintes mécaniques, la forme finale du sépale dépendant de la force du rétrocontrôle. Nous proposons donc que cette réponse déclenche un arrêt de croissance de la pointe du sépale jusqu’à sa base et limite ainsi l'expansion des sépales. Plus localement, nous avons également analysé la contribution des conflits mécaniques entre cellules voisines, soit en utilisant le différentiel de croissance naturel autour d’un trichome, soit en générant des mosaïques artificielles avec le système cre-lox. Nos résultats suggèrent une contribution de l'hétérogénéité de croissance dans la forme finale des sépales, encore une fois par l'intermédiaire de la réponse des microtubules aux contraintes mécaniques. Ces résultats nous permettent donc d’élaborer un scénario dans lequel une rétroaction mécanique, locale et globale, sur les microtubules contrôle la forme finale du sépale. / Most organs and organisms have remarkably consistent final shapes, yet at the cellular level, growth and shape can be highly variable. Surpacellular signals, e.g. morphogen gradients or force fields, may coordinate cell behavior, involving multiple feedback loops, to yield such reproducible shapes. Because of the recent progress in live-imaging techniques, micromechanics and modeling, the relation between cellular noise, cell-cell communication and global shape is now amenable to quantitative analysis. We chose to work on the abaxial sepal, as it displays consistent shapes and is easily accessible for live imaging. We focus our analysis on cortical microtubules: they align along maximal tensile stress directions in plant tissues, and as they guide the deposition of cellulose microfibrils, the main load-bearing component in plant cell walls, they largely determine the mechanical anisotropy of cell walls, providing mechanical strength in the direction of maximal stress. We identified a supracellular alignment of microtubules at the tip of the sepal and we could match this pattern with predicted growth-derived tensile stress patterns. Using micromechanical approaches and mutants impaired in microtubule dynamics, we confirm that microtubules in the sepal can align along maximal tension directions, the final sepal shape depending on the strength of the feedback. We thus propose that this response triggers a wave of growth arrest from the tip of the sepal and thus restricts the expansion of the sepal. More locally, we also analyzed the contribution of mechanical conflicts between adjacent cells that grow at different rates, using the naturally occurring fast growing trichome cells as well as cre-lox induced artificial growth mosaics. Our results support a contribution of growth heterogeneity in final sepal shape, again via the microtubule response to mechanical forces. Altogether, this provides a scenario in which global and local mechanical feedback on microtubules channels the sepal final shape.

Target of rapamycin est une large kinase conservée chez la plupart des eucaryotes. Elle est au centre d’une voie de signalisation régulant la croissance, le métabolisme en fonction de l’environnement et a été largement étudiée chez l’homme du fait de son implication dans des maladies telles que le cancer. Chez les plantes, son étude est moins avancée mais le développement d’inhibiteurs ATP compétitifs chez l’homme a offert de nouvelles possibilités pour la recherche en biologie végétale. En effet, l’utilisation d’un inhibiteur de TOR nous a permis de réaliser le criblage d’une banque de mutants ethyl méthansulfonate et de découvrir une nouvelle cible de TOR : YAK1. Cette dernière régule la croissance en inhibant la prolifération. Le criblage de mutants a également permis de découvrir des mutations dans TOR affectant sa sensibilité ou son affinité pour l’inhibiteur. Ceci offre un nouvel outil pour étudier la fonction de TOR de plantes. / Target of rapamycin is a large kinase existing in most eucaryots such as plants and animals. It is at the center of a signaling pathway regulating growth and metabolism in response to environmental changes, which has been the subject of many studies in humans because of its implication in diseases like cancer. However in plants, the exploration of this pathway is less advanced but the development of ATP competitive inhibitors in humans has offered new possibilities for plant research. Indeed, the use of a TOR inhibitor has allowed us to screen an ethyl methansulfonate mutant bank and discover a new target of TOR: YAK1. The latter regulates growth by inhibiting proliferation notably through cyclin-dependant kinase inhibitors. The screen also allowed us to uncover TOR mutations which potentially affect TOR activity and/or affinity to the inhibitor. This offers a new tool for the study of TOR function in plants.

A leprose dos citros, principal doença viral que afeta a citricultura no Brasil, é causada pelo Citrus leprosis virus C (CiLV-C, gênero Cilevirus). CiLV-C possui um genoma bipartido de RNA de fita simples, polaridade positiva, que codifica para seis proteínas. O vírus é transmitido de planta a planta por ácaros Brevipalpus phoenicis e pode infectar mais de 40 espécies vegetais, produzindo lesões localizadas cloróticas ou necróticas ao redor do sítio de inoculação pelo ácaro. Invariavelmente, o patógeno não realiza movimento sistêmico em nenhuma de suas hospedeiras conhecidas. Para se revelar os mecanismos moleculares que determinam a atípica interação vírus/ácaro/planta, as atividades das principais vias de defesa foram avaliadas durante a infestação de A. thaliana com ácaros avirulíferos e virulíferos para o CiLV-C. A expressão de 19 genes marcadores associados às respostas de defesa do hospedeiro foi verificada mediante PCR quantitativo (RT-qPCR) em um experimento de time course (6, 12 e 24 horas após a infestação, e no momento do aparecimento dos sintomas de leprose). As análises demostraram que os genes envolvidos na via do ácido salicílico (SA) foram induzidos durante a interação com o ácaro e com o vírus. O perfil de expressão dos genes desta via durante a infestação com ácaros virulíferos foi similar ao observado com ácaros avirulíferos, porém a resposta da planta a ambos os estímulos foi mais intensa. Ademais, ambas as vias do ácido jasmônico e etileno foram ativadas durante a interação com o ácaro e reprimidas ao longo da infecção com o vírus, sugerindo uma interferência antagonística mediada pela via do SA. O mecanismo de silenciamento de RNA foi regulado de maneira diferencial em resposta à interação com ácaros avirulíferos e virulíferos. Diante da infecção viral, em tempos iniciais da infecção, as plantas responderam com a ativação de uma primeira linha de defesa mediada por AGO1, e depois alternaram para uma segunda linha de defesa mediada por AGO2. Os resultados indicam a ativação de um processo multifatorial em resposta ao CiLV-C e ao ácaro B. phoenicis em A. thaliana. / Citrus leprosis, the main viral disease affecting citrus orchards in Brazil, is caused by Citrus leprosis virus C (CiLV-C, genus Cilevirus). CiLV-C has a bipartite genome of singled stranded positive RNA, which encodes six proteins. CiLV-C is plant-to-plant transmitted by Brevipalpus phoenicis mites and can infect more than 40 plant species, invariably producing localized chlorotic or necrotic lesions around the site of feeding of the viruliferous mites. Viral long distance movement in its hosts is not accomplished. To unveil the mechanisms determining the unique characteristic of the virus/mite/plant interaction, activities of main plant defense pathways were evaluated during aviruliferous and CiLV-C viruliferous mite infestation in Arabidopsis thaliana. The expression of 19 marker genes involved in defense responses along a time course experiment (6, 12 and 24 hours after infestation, and after appearance of leprosis symptoms) was assessed by RT-qPCR. Analyses showed that genes involved in the salicylic acid (SA) pathway were up-regulated during plant interaction with mite and virus. The SA pathway expression profile observed at the infestation by viruliferous mites resembled those observed for the aviruliferous mites, but plant response to both stimuli was stronger. Both the jasmonic acid and ethylene pathways were activated during mite/plant interaction and were repressed at the course of infection with CiLV-C, suggesting an antagonistic effect mediated by the activated SA pathway. Gene silencing mechanism was differentially regulated in response to both aviruliferous and viruliferous mites. Upon viral infection, plants responded with the activation of an AGO1-mediated first defense line, in early times of infection; and then switched to an AGO2-mediated defense. Results indicate the activation of a multifactorial process in response to CiLV-C and B. phoenicis mites in A. thaliana.

La phospholipase D (PLD) hydrolyse les phospholipides membranaires en libérant leur tête polaire afin de générer l'acide phosphatidique (PA), impliqué dans la signalisation cellulaire. Pour comprendre les propriétés biochimiques des PLDs, les travaux présentés ont été réalisés autour de deux axes. Le premier axe concerne l'expression recombinante et la purification de la PLDa d'Arabidopsis thaliana (AtPLDa) dans la levure Pichia pastoris. La détermination de la séquence N-terminale a révélé que l'AtPLDa est amputée de ses 35 premiers résidus, suggérant ainsi la participation d'un mécanisme de maturation. Cependant, la région N-terminale des PLDs de plantes est homologue au domaine C2, impliqué dans leur interaction Ca2+-dépendante avec la membrane. Afin d'évaluer l'impact d'un tel clivage, les domaines C2 de l'AtPLDa mais également de l'AtPLDß, à titre de comparaison, ont été étudiés sous leur forme entière ou mature. Ainsi, la caractérisation de leur affinité pour les phospholipides, associée à leur modélisation tridimensionnelle, ont permis de démontrer que les différences de régulation par le Ca2+, observées entre les formes entières et mature, provenait de la présence d'une hélice a amphipathique, retirée lors du processus de maturation. Le second axe concerne le développement d'une nouvelle méthode de mesure des activités PLD via le dosage de manière direct, spécifique et continu du PA grâce à la propriété d'amplification de fluorescence par chélation de la 8-hydroxyquinoléine, en présence de Ca2+. Ainsi, ce test apparait adapté pour le suivi de l'inhibition des PLDs et pour l'étude de leur spécificité de substrat, en utilisant des phospholipides naturels avec différentes tête polaires, et à l'échelle d'une microplaque / Phospholipase D (PLD) hydrolyses membrane phospholipids, leading to the formation of free polar headgroup and phosphatidic acid releasing, involved in cell signaling. To understand the biochemical properties of PLDs, this work has been made around two axes. The one first concerns the recombinant expression and purification of the PLDa of Arabidopsis thaliana (AtPLDa) in the yeast Pichia pastoris. The N-terminal sequence of the recombinant AtPLDa has been determined and found to lack its first 35 amino acids, suggesting the involvement of a maturing mechanism. However, plant PLDs exhibit a C2-lipid binding domain at their N-terminal region, which is involved in their Ca2+-dependent membrane targeting. Thus, to assess the impact of such a cleavage, whole and mature-like C2 domains of AtPLDa, as well as of AtPLDß, for the sake of comparison were studied. Thus, the characterization of their affinity for phospholipids, combined with their three-dimensional modeling have demonstrated that the differences observed in their regulation by Ca2+, observed between whole and mature-like forms, originated from the presence of a N-terminus amphipathic a helix, removed during the maturation process. The second axis concerns the development of a novel PLD assay that measure PA in a direct, specific and continuous manner, using the chelation enhanced fluorescence property of 8-hydroxyquinoline in the presence of Ca2+. Thus, this assay appears suitable for monitoring both the inhibition of PLDs as well as their substrate specificity, using natural phospholipids with different polar headgroups, and at a microplate scale