Pequenos peptídeos são importantes sinalizadores celulares e estão envolvidos na comunicação célula-a-célula em diversos aspectos do desenvolvimento da planta. Durante a reprodução sexual, moléculas sinalizadoras atuam na interação entre o gametófito feminino e o masculino, controlando processos como germinação do grão de pólen, alongamento do tubo polínico e liberação das células espermáticas, entre outros. RALF é um peptídeo de sinalização codificado por genes de expressão ubíqua ou tecido-especifica e que regulam negativamente a expansão celular. Em arabidopsis, peptídeos AtRALFs podem ser agrupados em uma família de 39 membros e, interessantemente, os maiores níveis de expressão gênica dessa família são encontrados nos AtRALFs expressos em tecidos reprodutivos. / Small peptides are important cell signaling involved in several aspects of plant development. During sexual reproduction, signaling molecules act in the interaction between female and male gametophyte, controlling processes such as pollen grains germination, pollen tube elongation and sperm cells release. RALF is a signaling peptide ubiquitous or tissuespecific that negatively regulates cell growth. In arabidopsis, AtRALFs peptides can be grouped into a family of 39 members and, interestingly, the highest levels of gene expression of this family are found in AtRALFs expressed in reproductive tissues.

Chez les eucaryotes, plusieurs protéines liant l'ARN ou RBPs agissent sur l'ARNm à différents niveaux, de l'épissage à la traduction. Récemment, un grand nombre d’ARN non-codant des protéines (npcRNAs) ont été identifiés chez les eucaryotes et ont été montré comme interagissant avec une variété de ribonucléoprotéines (RNP) pour contrôler l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Nous avons identifié une Nuclear-Speckle RBP (ou NSR) qui interagit avec le npcRNA, ENOD40, un lncARN qui s'accumule au cours de la formation des racines latérales et des nodules chez les légumineuses. Durant cette thèse nous avons analysé le rôle des NSR d’Arabidopsis thaliana ainsi que leur lien avec les npcARN.Deux gènes AtNSRs homologues existent chez Arabidopsis nommés NSRa et NSRb, ces gènes codent des protéines localisées dans des speckles nucléaires avec certaines protéines apparentées à l’épissage. Fait intéressant, les fusions AtNSR-GFP sont relocalisées dans des granules cytoplasmiques dans certaines cellules des racines différenciées ainsi que lors d’une co-expression éctopique de ENOD40. Le gène AtNSRb est régulé par l'auxine alors AtNSRa est constitutif. Les simples mutants Atnsr ne montrent pas de phénotype, mais la croissance des racines des doubles mutants est partiellement insensible à l'auxine, ce qui suggère une fonction redondante de ces protéines dans les racines. La localisation observée pour ces protéines nous a mené à explorer un rôle des NSRs dans l’épissage, nous avons donc analysé le profil d'épissage de 288 gènes en réponse à l'auxine chez Arabidopsis et comparé ces profils entre le WT et les mutants nsra/nsrb. Tout d’abord nous avons remarqué que l’épissage général ne variait pas, en revanche, l’analyse de 288 gènes alternativement épissés montre que le profil d'épissage de 77 gènes semble être modifié durant la réponse à l'auxine et 51 gènes nécessitent les protéines AtNSR pour ce changement. Afin de vérifier l’interaction des NSRs avec les cibles d’AS et avec les npcARN nous avons co-immunoprécipité les NSRs et nous avons identifié au moins 5 cible d’AS et 2 npcARN. L’expression de l’ARN ENOD40 ainsi que du partenaire npcARN module L’AS chez Arabidopsis. Dans un deuxième chapitre, nous avons exploré le rôle des NSRs dans le PTGS déclenché par un transgène contenant un intron ce qui nous a permis de lier l’épissage alternatif et le silencing. Nous proposons donc que les NSRs pourraient lier l’épissage alternatif et l’action des ARN non codants, notamment lors de la croissance de la racine. / In eukaryotes, several RNA binding proteins (RBPs) act on mRNA at various levels from splicing to translation. Recently a large number of non-protein coding RNAs (npcRNAs) have been identified in eukaryotes and shown to integrate into a variety of ribonucleoproteins (RNP) to control posttranscriptional gene expression. Our laboratory has identified a plant Nuclear-Speckle RBP (or NSR) that interacts with an npcRNA, ENOD40 that accumulates during lateral root and nodule formation in legumes. NSR is relocalised into a cytoplasmic RNP in the ENOD40-expressing cells. During this PhD, we have analysed the role of NSRs in Arabidopsis thaliana and its link with npcRNAs. Two AtNSR homologs from Arabidopsis thaliana, named AtNSRa and AtNSRb, code for proteins also localised in nuclear speckles together with certain splicing-related proteins. Interestingly, AtNSR-GFP fusions are relocalised into cytoplasmic granules in certain differentiated root cells and by ectopic expression of the ENOD40 RNA. The AtNSRb gene is regulated by auxin whereas AtNSRa is constitutive. Root growth and lateral root formation of double nsra/nsrb mutants is partially insensitive to auxin. The localisation of these proteins prompted us to explore roles in splicing. No defects in general splicing were observed however analysis of 288 alternatively spliced genes in WT and nsra/nsrb roots in response to auxin revealed 77 changes in splicing profiles in response to auxin from which 51 required AtNSRs. In order to validate the interaction of NSRs with alternatively spliced mRNAs and npcRNAs, we have co-immunoprecipitated NSRs and identified at least 5 interacting alternatively spliced mRNAs and 2 npcRNAs. Expression of the ENOD40 RNA or one interacting ncRNA modulate alternatively splicing in Arabidopsis. In a second chapter, we explored the role of NSRs in the modulation of PTGS triggered by intron-containing transgenes allowing us to link alternatively splicing and silencing. We propose that NSRs may link alternative splicing and the action of non-coding RNA, notably during root growth and development.

Ce travail s’inscrit dans l’étude de l’incidence de sidérophores sur la physiologie de la plante. Il décrit plus précisément, à l’échelle phénotypique et moléculaire, l’impact de la pyoverdine produite par la souche bactérienne bénéfique Pseudomonas fluorescens C7R12 sur la croissance, la réponse immunitaire et l’homéostasie du fer chez Arabidopsis thaliana. Le lien fonctionnel entre immunité et homéostasie du fer a été abordé de façon plus spécifique via l’analyse du mode d’action de l’acide β-aminobutyrique (BABA), un potentialisateur des réponses de défense de la plante. En conditions de fer limitantes, afin de pourvoir à la carence, Pseudomonas fluorescens libère la pyoverdine dans le sol sous sa forme non chélatée (apo-pyo). Le complexe fer-pyoverdine (ferri-pyo) est ensuite internalisé par la bactérie. Nous avons vérifié que l’apo-pyo est assimilée par des plantes d’A. thaliana cultivées dans un milieu contenant ou non du fer. De façon remarquable, l’apo-pyo restaure le phénotype de croissance des plantes carencées en fer. Une analyse transcriptomique a révélé que chez ces dernières, l’apo-pyo induit fortement l’expression de gènes associés à la croissance, l’import et la redistribution du fer in planta. En revanche, une répression de l’expression de gènes de défense s’opère. De façon concordante, l’effet promoteur de croissance de l’apo-pyo chez les plantes carencées est strictement dépendant de l’expression des gènes IRT1 et FRO2 codant deux protéines majeures de l’import de fer. De plus, une moindre résistance de ces plantes à Botrytis cinerea a été relevée. L’incidence négative de l’apo-pyo sur les défenses s’accompagne d’une surexpression du facteur de transcription HBI1 jouant un rôle clé dans la régulation de la balance croissance/défense. L’ensemble de ces événements n’a pas été observé chez les plantes cultivées dans un milieu enrichi en fer, démontrant que les effets de l’apo-pyo chez A. thaliana sont conditionnés par le statut en fer de la plante. En parallèle, l’étude du mode d’action du BABA a indiqué que ce potentialisateur de l’immunité est un chélateur très efficace du fer. En conséquence, appliqué à des plantes d’A. thaliana, le BABA déclenche une carence en fer transitoire. Nous avons émis l’hypothèse que cette carence pourrait constituer un signal plaçant la plante en veille défensive. En accord avec cette assomption, les plantes carencées en fer présentent une résistance accrue à B. cinerea et produisent des métabolites secondaires associés aux défenses dont l’accumulation est également induite par le BABA. Ainsi, la carence en fer transitoire occasionnée par le BABA pourrait constituer l’une des composantes de son effet potentialisateur sur l’immunité. En conclusion, ce travail apporte des premiers éléments explicatifs quant à l’incidence de la pyoverdine sur des traits physiologiques de la plante et rapporte un mode d’action orignal du BABA. Plus généralement, il renforce le concept encore naissant de l’existence de régulations croisées entre les voies de signalisation associées à la croissance, l’immunité et l’homéostasie du fer chez les plantes. / Siderophores are strong iron chelators produced by bacteria under iron deficiency conditions. In the present work, we studied the impact of the siderophore pyoverdine, produced by the plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas fluorescens C7R12, on plant physiology from phenotypic to molecular effects with a specific focus on plant growth, immune response and iron homeostasis. Based on our analysis of the mode of action of the non-protein amino acid β-aminobutyric acid (BABA), a priming inducer in plants, we studied more specifically the functional link between iron homeostasis and plant immunity. Under iron deficiency, P. fluorescens excretes the iron free form of pyoverdine (apo-pyo) in the soil. Once chelated with iron (ferri-pyo), the complex is internalized by the bacteria. We demonstrated that Arabidopsis thaliana plants treated by apo-pyo in a medium containing or not iron (Fe 25 or Fe 0) also internalize pyoverdine. Moreover, we observed that under iron deficiency, pyoverdine treated plants did not display the growth reduction induced by iron deficiency. In accordance with this phenotype, a microarray analysis revealed that the expression of genes related to growth and development was induced, as well as genes related to iron uptake and transport in planta. In contrast, the down regulation of the expression of genes related to defense was observed. Correspondingly, we demonstrated that the growth improvement induced by apo-pyo under iron deficiency depends on the expression of IRT1 and FRO2, two major genes involved in iron uptake mechanisms. Of interest, the resistance to Botrytis cinerea conferred by iron deficiency was lost following apo-pyo treatment. The overexpression of the HBI1 transcription factor, known to be involved in the growth-defense tradeoff, can be linked to the above observations. These apo-pyo effects were not observed after treatment of plants under sufficient iron conditions, indicating that in A. thaliana apo-pyo effects are dependent on the plant iron status. In the same time, the analysis of the mode of action of BABA that potentiates plant defense responses demonstrated that BABA is a powerful iron chelator. BABA treatment in A. thaliana triggered a transient iron deficiency response. Based on this assessment, we assume that iron deficiency response and priming of defense may be connected. In accordance with this hypothesis, we showed that plants cultivated under iron deficiency and BABA treated plants both displayed resistance to B. cinerea and produced secondary metabolites associated to defense. Hence, the BABA priming effects on plant defense may be due to the induction of transient iron deficiency. To conclude, this work draws first explications on pyoverdine effects on plant physiology and presents an original mode of action contributing to the priming effects of BABA. In a larger view, this work supports the recent concept of the existence of a cross-regulation between growth, immunity and iron homeostasis in plants.

Les bactéries promotrices de la croissance des plantes (PGPR) peuvent améliorer la performance et la tolérance des plantes lors de stress environnementaux. Arabidopsis thaliana est un modèle de choix pour étudier les mécanismes impliqués dans les interactions plante-bactéries. Nous avons analysé de multiples traits associés à la dynamique de croissance, au développement et la physiologie des végétaux afin d'évaluer les effets de l'inoculation par Phyllobacterium brassicacearum STM196, une PGPR isolée de la rhizosphère du colza, sur les réponses d'A. thaliana à des stress hydriques de différentes intensités. Grâce à des outils performants de phénotypage, nous avons développé une nouvelle approche d'analyse à haut-débit pour examiner l'implication de STM196 dans les stratégies de résistance des plantes au stress hydrique. Nos résultats montrent pour la première fois que les PGPR peuvent interférer dans les stratégies d'échappement des plantes grâce à des modifications de la croissance et du temps de floraison. De plus, STM196 induit une meilleure résistance au déficit hydrique modéré et une meilleure tolérance à la déshydratation sous une contrainte hydrique sévère. L'inoculation par STM196 peut ainsi représenter une valeur ajoutée aux stratégies de résistance intrinsèques aux plantes, ce qui est illustrée par sa remarquable capacité à promouvoir la survie et la production de biomasse végétale dans des environnements contrastés. Nos résultats soulignent l'importance des interactions plantes-bactéries dans les réponses des plantes à la sécheresse et offrent de nouvelles voies de recherches pour l'amélioration de la résistance à la sécheresse dans les cultures. / Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) can enhance plant performance and plant tolerance to environmental stresses. Arabidopsis thaliana is a useful organism to study the mechanisms involved in plant-PGPR interactions. We analyzed multiple plant traits related to growth dynamics, development and physiology in order to assess the effects of Phyllobacterium brassicacearum STM196 strain, isolated from the rhizosphere of oilseed rape, on Arabidopsis responses to well-defined soil water availability. Using powerful tools for phenotyping, we developed a new high-throughput analysis to examine the implication of STM196 on plant strategies to cope with water stress. Our results show for the first time that PGPR can interfere in escape strategies of plants through modifications in plant growth and flowering time. Moreover, STM196 induced a better resistance to moderate water deficit and a better tolerance to dehydration under a severe stress. Inoculation by STM196 can represent an added value to plant resistance strategies, as illustrated by its remarkable ability to promote plant survival and biomass production under contrasted environments. Our results highlight the importance of plant-bacteria interactions in plant responses to drought and provide a new avenue of investigations to improve drought resistance in crops.

Proteínas PUF regulam a estabilidade e a tradução através da ligação a seqüências específicas nas regiões 3\' não traduzidas (3\' UTR) dos mensageiros. A ligação é mediada por um domínio de ligação conservado constituído por 8 repetições de aproximadamente 36 aminoácidos cada. Experimentos realizados no sistema triplo-híbrido de levedura mostraram que os homólogos PUF de Arabidopsis APUM-1, APUM-2 e APUM-3 são capazes de ligar especificamente à seqüência chamada de Elemento de Resposta a NANOS (NRE) reconhecida pelo homólogo PUF de Drosophila. A utilização de bibliotecas de expressão de RNA em ensaios no sistema triplo-híbrido permitiu a identificação de seqüências de ligação consenso para as três proteínas APUM. Análises computacionais identificaram elementos de ligação a APUM em regiões 3\' UTR de importantes transcritos relacionados ao controle do meristema do caule e à manutenção das células totipotentes. Nós mostramos que os homólogos APUM-l, APUM-2 e APUM-3 reconhecem elementos de ligação a APUM nas regiões 3\' UTR dos transcritos WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE e FASCIATA-2. Ensaios de RT-PCR e Western blot semiquantitativos mostraram que a quantidade dos transcritos WUSHEL e CLAVATA-1 é alterada em plantas antisenso induzíveis para APUM-l, APUM-2 e APUM-3. A relevância biológica dessas interações foi observada através de ensaios de coimunoprecipitação, confirmando, portanto, o primeiro caso de regulação traducional descrito para os mensageiros WUSCHEL e CLAVATA-1. Análises computacionais adicionais para a identificação de outros homólogos PUF em Arabidopsis encontraram vinte e cinco proteínas possuindo repetições PUF. Entre elas, os homólogos APUM-4, APUM-S e APUM-6 apresentam alta similaridade com as proteínas APUM-l, APUM-2 e APUM-3, sendo capazes de ligar especificamente à seqüência NRE e aos elementos de ligação a APUM presentes nas regiões 3\' UTR dos transcritos WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE e FASCIATA-ts resultados indicam que vários homólogos PUF podem agir como reguladores traducionais em Arabidopsis através de um mecanismo molecular conservado entre as espécies, podendo abrir uma nova área de investigação da regulação de mRNA em plantas. / PUF proteins regulate stability and translation through sequence-specific binding to 3\' untranslated regions (UTR) oftarget mRNA transcripts. Binding is mediated by a conserved PUF domain which contains 8 repeats of approximately 36 amino acids each. Through three-hybrid assays, we have found that APUM-1, APUM-2 and APUM-3 Arabidopsis PUF homologs can bind specifically to the NANOS Response Element sequence (NRE) recognized by Drosophila PUF homologo Using Arabidopsis RNA libraries in three-hybrid screenings, we were able to identify APUM binding consensus sequences. A computational analysis allowed us to identify the APUM binding element within the 3\' UTR in many Arabidopsis transcripts, even in important mRNAs related to shoot and stem cell maintenance. We show that APUM-1, APUM-2 and APUM-3 are able to bind specifically to APUM binding elements in the 3\' UTR of WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE and FASCIATA-2 transcripts. RT-PCR and Western blot semiquantitatives assays showed altered WUSHEL and CLAVATA-1 amounts in APUM-1, APUM-2 and APUM-3 antisense plants. The biologic relevance of these interactions was observed with co-immunoprecipitation assay, which confirmed the first example of translational regulation to WUSCHEL and CLA VATA-1 transcripts. Computational analysis to identify others PUF homologs in Arabidopsis found twenty five proteins presenting PUF repeats. Among them, we found that APUM-4, APUM-S and APUM-6 homologs are very similar to APUM-1, APUM2 and APUM-3 and also are able to bind specifically to the NRE sequence and to APUM binding elements in the 3\' UTR of WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE and FASCIATA-2 transcripts. Our results indicate that the APUM proteins may act as regulators in Arabidopsis through an evolutionarily conserved mechanism, which may open up a new approach to investigate mRNA regulation in plants.

La graine est une structure de dissémination et de résistance jouant un rôle clé dans la vie de laplante. L’arabette des dames (Arabidopsis thaliana) et le maïs (Zea Mays) sont deux espècesmodèles étudiées pour le développement de la graine. Leurs graines possèdent deuxcompartiments filiaux : l’embryon (la future plante) et l’albumen (un compartiment deréserves). Le développement normal de la graine passe par une coordination entre ces deuxcompartiments qui implique des communications étroites (nutritionnelles, signalisations) à leurinterface. L’interface embryon/albumen est constituée des couches cellulaires externes del’embryon et de l’albumen ainsi que de structures apoplastiques les séparant telles que lacuticule et la gaine embryonnaire chez l’arabette. Dans une première partie, une analysetranscriptomique des tissus à l’interface embryon/albumen chez le maïs a permis d’identifierune nouvelle région se composant des couches d’albumen amylacé au contact de l’embryon.En parallèle, nous avons utilisé la technologie CRISPR/Cas9 pour cibler des gènes candidatspotentiellement impliqués dans la communication albumen/embryon. Dans une seconde partie,la fonction et les caractéristiques de la gaine embryonnaire, produite par l’albumen et déposéeà la surface de l’embryon ont été étudiées chez l’arabette. Nous avons montré que cette structurese maintient sur la plantule après germination ce qui va à l’encontre de la vision classiqueconsidérant la cuticule comme la couche la plus externe de la jeune plantule. Une approche demicroscopie à force atomique couplée à des caractérisations de mutants, a permis de montrerque cette gaine a de fortes propriétés antiadhésives aidant à la germination. Dans une dernièrepartie, la voie de signalisation permettant le contrôle de l’intégrité de la cuticule chez l’arabettea été complétée par la découverte d’un peptide, produit par l’embryon, clivé dans l’albumen etliant des récepteurs dans l’embryon déclenchant la fermeture des trous de la cuticule et laformation d’une structure continue et fonctionnelle. / Angiosperm seeds comprise two zygotic compartments generated by double fertilization: theembryo, which will give the future plant, and the endosperm which surrounds and nourishesthe embryo. Harmonious seed development requires the coordination and cooperation of thesetwo compartments, implicating an intricate and sustained communication at their interface. Theaim of this thesis was to characterize some of the important characteristics of this interface inthe two model species Arabidopsis thaliana and maize (Zea Mays). The embryo/endosperminterface is formed by the external cell layers of the embryo and by the endosperm cellsimmediately adjacent to the embryo. These cell populations contribute to specific apoplasticstructures such as the embryonic cuticle and the embryo sheath in Arabidopsis. However, littleis known about this interface in maize. In a first part of this thesis, transcriptomic analysis ofembryo/endosperm interface in maize coupled with in situ hybridization has led to theidentification of a new endosperm domain composed of endosperm cell layers in immediatecontact with the expanding embryo, and potentially involved in nutrient movement between thetwo tissues. A reverse genetics approach has been developed based on CRISPR/Cas9technology to target candidate genes potentially involved in embryo/endospermcommunication. In the second part of the thesis, the function and characteristics of the embryosheath, produced by the endosperm and deposited on embryo surface, have been investigatedin Arabidopsis. The maintenance of the sheath on seedlings post germination has beendemonstrated, contradicting the classical view that the cuticle forms the most external structureon the seedling at germination. Atomic force microscopy and phenotypic characterization ofmutants demonstrate the strong anti-adhesive properties of the sheath, which facilitatecotyledon escape during germination. In a last part of the thesis, the apoplastic signallingpathway controlling cuticle integrity in Arabidopsis has been completed by the identificationof a peptide, produced by the embryo, and cleaved by an endosperm-specific protease, whichbinds to receptors at the embryo surface, leading to the closure of gaps in the cuticle and thegeneration of a continuous and functional structure.

La fertilisation chez les plantes dépend de la livraison des cellules spermatiques contenues dans le pollen à l’ovule. Au contact du stigmate, le grain de pollen s’hydrate et forme une protubérance, le tube pollinique, chargé de livrer les noyaux spermatiques à l’ovule. Le tube pollinique est une cellule à croissance rapide, anisotrope et non autotrophe; ainsi tout au long de sa croissance à travers l’apoplaste du tissu pistillaire, le tube pollinique puise ses sources de carbohydrates et de minéraux du pistil. Ces éléments servent à la synthèse des constituants de la paroi qui seront acheminés par des vésicules de sécrétion jusqu’à l’apex du tube. Ce dernier doit aussi résister à des pressions mécaniques pour maintenir sa forme cylindrique et doit répondre à différents signaux directionnels pour pouvoir atteindre l’ovule. Mon projet de doctorat était de comprendre le rôle du cytosquelette dans la croissance anisotrope du tube pollinique et d’identifier les éléments responsables de sa croissance et de son guidage. Le cytosquelette du tube pollinique est composé des microfilaments d’actine et des microtubules. Pour assurer une bonne croissance des tubes polliniques in vitro, les carbohydrates et les éléments de croissance doivent être ajoutés au milieu à des concentrations bien spécifiques. J’ai donc optimisé les conditions de croissance du pollen d’Arabidopsis thaliana et de Camellia japonica qui ont été utilisés avec le pollen de Lilium longiflorum comme modèles pour mes expériences. J’ai développé une méthode rapide et efficace de fixation et de marquage du tube pollinique basée sur la technologie des microondes. J’ai aussi utilisé des outils pharmacologiques, mécaniques et moléculaires couplés à différentes techniques de microscopie pour comprendre le rôle du cytosquelette d’actine lors de la croissance et le tropisme du tube pollinique. J’ai trouvé que le cytosquelette d’actine et plus précisément l’anneau d’actine localisé dans la partie sub-apicale du tube est fortement impliqué dans la croissance et le maintien de l’architecture du tube à travers le contrôle de la livraison des vésicules de sécrétion. J’ai construit une chambre galvanotropique qui peut être montée sur un microscope inversé et qui sert à envoyer des signaux tropistiques bien précis à des tubes polliniques en croissance. J’ai trouvé que les filaments d’actine sont impliqués dans la capacité du tube pollinique à changer de direction. Ce comportement tropistique dépend de la concentration du calcium dans le milieu de croissance et du flux de calcium à travers des canaux calciques. Le gradient de calcium établi dans le tube pollinique affecte l’activité de certaines protéines qui se lient à l’actine et dont le rôle est la réorganisation des filaments d’actine. Parmi ces protéines, il y a celles de dépolymérisation de l’actine (ADF) dont deux spécifiquement exprimées dans le gamétophyte mâle d’Arabidopsis (ADF7 et ADF10). Par marquage avec des proteins fluorescents, j’ai trouvé que l’ADF7 et l’ADF10 ont des expressions différentielles pendant la microsporogenèse et la germination et croissance du tube pollinique et qu’elles partagent entre elles des rôles importants durant ces différents stades. / Fertilization in plants depends on the delivery of the sperm cells in the pollen grain through the pollen tube to the ovule. The pollen tube is a highly anisotropic, fast growing cellular protuberance. Because the pollen tube is non autotrophic, it requires a steady supply of carbohydrates and minerals supplied by the pistil to sustain its growth. These elements serve for the synthesis of cell wall material, delivered to the site of cell wall assembly in secretory vesicles that are transported along the actin cytoskeleton and deposited at the growing apex of the tube. The tube has to resist external deformation forces in order to maintain its cylindrical shape and to respond to various directional signals in order to reach its target. My objectives were to identify the role of the cytoskeleton in the anisotropic growth of the pollen tube and to determine how the tube responds to directional cues. The cytoskeleton in the pollen tube consists of microfilaments and microtubules, both forming long filamentous elements. For in vitro growing pollen tubes, carbohydrates and growth minerals have to be added to the growth medium in specific amounts order to sustain pollen tube growth. I optimized the growth conditions of Arabidopsis thaliana and Camellia japonica pollen tubes which, in addition to pollen from Lilium longiflorum, were used as model species for my experiments. I developed a microwave based, fast and efficient fixation and labelling protocol for pollen tubes. I used pharmacological, mechanical, molecular and microscopical tools to study the role of the cytoskeleton in pollen tube growth and tropism. I found that the actin cytoskeleton, and more specifically the subapical actin fringe, plays an important role in the regulation of pollen tube growth and architecture through the controlled delivery of secretory vesicles to the growing apex. I constructed a galvanotropic chamber that can be mounted on an inverted microscope to induce controlled tropic triggers. I found that the actin cytoskeleton is also involved in the ability of the pollen tube to change its direction. This tropic behaviour was shown to be dependent on the concentration of calcium ions in the growth medium and calcium influx through calcium channels. The cytosolic calcium gradient in the pollen tube regulates the activity of various actin binding proteins that are responsible for remodelling the actin cytoskeleton. Among these proteins are two Arabidopsis gametophyte-specific actin depolymerizing factors (ADFs) that I tagged with two intrinsically fluorescent proteins. I found that ADF7 and ADF10 are differentially expressed during microsporogenesis and pollen tube germination and growth and that they likely divide important functions between them.

TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein) est une protéine très conservée chez l'ensemble des eucaryotes. C’est une protéine vitale impliquée dans divers processus essentiels, et pour de nombreux organismes son absence conduit à la létalité dès les stades embryonnaires.Chez les animaux comme chez les végétaux, TCTP joue un rôle primordial dans la croissance et le développement des individus. En plus de son implication dans l’apoptose et la réparation de l’ADN, TCTP favorise la prolifération cellulaire, et se trouve donc être un élément important de la tumorigenèse. Chez les végétaux, la forte conservation de TCTP a permis la préservation de la plupart des fonctions décrites chez les animaux, mais les facteurs qui interviennent en amont ne sont pas encore connus.Par la mise en place, la conduite et la finalisation de deux cribles génétiques utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana, ce travail de thèse a cherché à identifier des facteurs situés en amont de TCTP. En parallèle, une seconde étude fut menée afin de mesurer l'impact de l'absence de TCTP sur les voies de l’auxine et des cytokinines au cours du développement embryonnaire, permettant de mieux comprendre l’origine de l’embryolétalité du mutant tctp. / TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein) is strongly conserved among eukaryotes. It is a vital protein implicated in various major processes, and its absence leads to early embryolethality in many organisms. In plants as in animals, TCTP is a key factor of growth and development. Implicated in apoptosis and DNA repair, TCTP is also an enhancer of cell proliferation, and is a key element of tumorigenesis. Major functions of TCTP are conserved between plants and animals, but upstream factors are not known yet. Using a genetic screen on the model plant Arabidopsis thaliana, the principal goal of this thesis was to discover regulators of TCTP.In parallel, the impact of TCTP knockout on auxin and cytokinin pathways during embryo development was investigated.

Dans le contexte des changements globaux, un des enjeux majeurs en génomique écologique est d'estimer le potentiel adaptatif des populations naturelles. Répondre à cet enjeu nécessite 3 étapes: identification des agents sélectifs et de leurs échelles spatiales de variation, identification des bases génétiques de l'adaptation et étude de la dynamique adaptative sur une courte échelle de temps. Durant ma thèse, je me suis intéressé à étudier le potentiel adaptatif de la plante modèle Arabidopsis thaliana. A partir de 168 populations naturelles d'A. thaliana caractérisées pour 24 traits phénotypiques et 60 facteurs abiotiques (climat, sol) et biotiques (communautés végétales et microbiote), j'ai pu mettre en évidence que les communautés végétales étaient les principaux agents sélectifs associés à la fitness. Après avoir séquencé le génome de ces 168 populations (~ 4.8 millions de SNPs), j'ai effectué des analyses de type 'association génome-environnement' couplé à des scans génomiques de différenciation génétique spatiale. Ces analyses ont confirmé l'importance de considérer les interactions plante-plante dans l'étude de l'adaptation chez A. thaliana. Afin d'étudier le potentiel adaptatif d'A. thaliana sur le court terme dans le contexte d'un réchauffement climatique, j'ai combiné une étude de résurrection in situ avec une étude de Genome Wide Association mapping, à partir de 195 accessions locales caractérisées pour 29 traits phénotypiques et pour environ 1.9 million de SNPs. J'ai identifié une architecture originale de l'adaptation vers un nouvel optimum phénotypique combinant (i) de rares QTLs avec des degrés de pléiotropie intermédiaires fortement sélectionnés et (ii) de très nombreux QTLs spécifiques d'un micro-habitat et faiblement sélectionnés. A travers les différents projets abordés pendant ma thèse, j'ai pu suggérer qu'une architecture génétique flexible pouvait permettre à A. thaliana de s'adapter rapidement aux changements globaux, tout en maintenant de la diversité génétique au sein des populations naturelles d'A. thaliana. / In the context of global changes, one of the challenges in ecological genomics is to estimate the adaptive potential of natural populations. Three steps are requested to address this challenge: identification of the selective agents and their associated spatial grains, identification of the genetic bases of adaptation and monitoring the adaptive dynamics of natural population over a short time period. Here, I aimed at studying the adaptive potential of the model plant Arabidopsis thaliana. Based on 168 natural populations of A. thaliana characterized for 24 phenotypic traits and 60 abiotic (climate, soil) and biotic (plant communities and microbiota) factors, plant communities were found to be the main selective agents. Based on 4.8 million SNPs, I combined Genome Environment Association analysis with genome scans for signatures of selection. I confirmed the importance to consider plant-plant interactions when studying adaptation in A. thaliana. To monitor the adaptive dynamics of a natural population in the context of global warming, I combined an in situ resurrection study with an approach of GWA mapping based on 195 local accessions characterized for 29 phenotypic traits and 1.9 million SNPs. Adaptive evolutionary changes were largely driven by rare QTLs with intermediate degrees of pleiotropy under strong selection. In addition to these rare pleiotropic QTLs, weak selection was detected for frequent small micro-habitat-specific QTLs that shape single traits. Overall, I suggest that a rapid adaptive phenotypic evolution can be rapidly achieved in A. thaliana, while still maintaining genetic variation in natural populations.

AtMAP65-4 est une protéine associée aux microtubules appartenant à la famille des AtMAP65s qui compte 9 membres identifiés chez Arabidopsis thaliana. Ces protéines appartiennent à une famille conservée au cours de l'évolution, les MAP65s. Ainsi, des protéines homologues sont présentes chez de mammifères (PRC1), chez la levure (Ase1p) ou chez la drosophile (FEO). Jusqu'ici l'étude des propriétés moléculaires et fonctionnelles des AtMAP65s s'est portée essentiellement sur l'étude d'AtMAP65-1 et AtMAP65-5. La principale caractéristique de ces protéines est d'induire la formation de faisceaux de microtubules in vitro. La distribution des AtMAP65s in vivo est très régulée, celle-ci sont localisées avec des réseaux des microtubules bien définis. Ainsi, leur rôle supposé est de mettre en place ces réseaux puis de participer à leur maintient. La localisation d'AtMAP65-4 apparait comme très intéressante car elle est strictement associée avec les microtubules du fuseau mitotique. D'après les résultats obtenus au cours de ce travail, nous avons suggéré que la fonction in vivo d'AtMAP65-4 est de participer à la mise en place et au maintient des microtubules en faisceaux dans les fibres kinétochoriennes lors de la division cellulaire. Lors d'une étude in vitro nous avons montré qu'AtMAP65-4 modifie les paramètres dynamiques de polymérisation des microtubules. Outre sa capacité à former des faisceaux, AtMAP65-4 permet une croissance régulière des microtubules au sein des faisceaux qu'elle induit. Le mécanisme d'action de la MAP à l'échelle moléculaire a été analysé à travers une étude bioinformatique où nous avons modélisé l'activité d'AtMAP65-4. Les données obtenues montrent qu'AtMAP65-4 peut bloquer les évènements de dépolymérisation des microtubules. Par ailleurs, l'activité d'AtMAP65-4 pourrait être régulée in vivo par des modifications post traductionnelles. En effet, nous avons montré et étudié l'effet de la phosphorylation d'AtMAP65-4 par les kinases Auroras. Cette phosphorylation pourrait être impliquée dans la régulation de l'activité d'AtMAP65-4 au cours de la mitose. / AtMAP65-4 is a microtubule-associated protein belonging to the AtMAP65s family that comprises 9 members identified in Arabidopsis thaliana. These proteins belong to a family conserved during evolution, MAP65s. Thus, homologous proteins are present in mammals (PRC1), in yeast (Ase1p) or Drosophila (FEO). So far the study of molecular properties and functional AtMAP65s has focused mainly on AtMAP65-1 and AtMAP65-5. The main feature of these proteins is to induce the formation of microtubule bundles in vitro. In vivo, these AtMAP65s are localized with subsets of microtubule bundles as they are suggested to play a role in establishing and maintaining these networks. From the results we obtained on AtMAP65-4 properties during this work such as the in vivo localization, biochemical properties and functional effetc on the MT polymerization, we suggested that the in vivo function of AtMAP65-4 is involved in setting up and maintaining microtubule bundles within kinetochore fibers during cell division. In vitro studies allowed us to show that AtMAP65-4 changes the dynamic parameters of microtubule. In addition to its ability to form bundles, AtMAP65-4 allows steady growth of microtubules in bundles it induces. The mechanism of action of the MAP at the molecular level was analyzed through a bioinformatics study where we modeled the activity of AtMAP65-4 and concluded that it could block the depolymerization events. Moreover, the activity of AtMAP65-4 could be regulated in vivo by post-translational modifications. Indeed, we have shown that AtMAP65-4 is phosphorylated by Aurora kinases in vitro. The effect of this phosphorylation during mitosis is under investigation.