De nombreux processus physiologiques tels que les mouvements stomatiques, l’absorption des nutriments, l’élongation cellulaire et la signalisation cellulaire impliquent des flux d’anions entre les membranes plasmique et vacuolaire des cellules végétales. Ces flux ioniques sont régulés par des canaux et transporteurs membranaires. Les canaux ioniques transportent passivement les ions au travers des membranes selon le gradient électrochimique. Les transporteurs actifs permettent le transport contre le gradient électrochimique de l’ion transporté induisant son accumulation dans un compartiment cellulaire. Dans les cellules végétales, le gradient de H+ entre différents compartiments constitue la principale source d’énergie couplée par les symports et les antiports au transport de NO₃⁻ et Cl⁻. Au cours de ma thèse, j’ai analysé ces flux ioniques avec deux approches. Une première approche a consisté en l’étude fonctionnelle par électrophysiologie de deux protéines membranaires, AtCLCc et AtCLCg impliquées dans le transport d’anions. Dans une deuxième approche, un biosenseur, clopHensor a été exprimé chez A. thaliana et a permis de mesurer simultanément la [NO₃⁻] et le pH cytosoliques in vivo. Les cellules de garde ont été choisies comme modèle cellulaire pour l’étude de la dynamique in vivo de la [NO₃⁻]cyt et du pH. Nous avons mis en évidence que la [NO₃⁻]cyt est influencée par les conditions extracellulaires dans ces cellules. Enfin l’expression de clopHensor en plantes KO pour un antiport NO₃⁻/H⁺ vacuolaire, AtCLCa, et d’un canal anionique de la membrane plasmique, SLAC1, nous a permis d’étudier la contribution de deux membranes dans la régulation de [NO₃⁻] et du pH cytosolique. Les travaux menés ont permis de visualiser l’activité de canaux et de transporteurs d’anions et H⁺ in vivo et de quantifier leur impact sur l’homéostasie du cytosol. / Many physiological processes like stomata aperture, nutrient up-take, cellular elongation and cell signalling involve anion fluxes at the two main membranes, the plasma and vacuolar membranes of plant cells. Specialized membrane proteins form active and passive anion transport systems mediating and regulating anion fluxes. Ion channels are passive transport systems mediating ion fluxes across membranes along the electrochemical gradient. Whereas active transporters work against the electrochemical gradient of the transported ion allowing its accumulation into a cellular compartment. In plant cells, the H⁺ gradient is the main energy source of antiporters and symporters that couple the transport of anions like NO₃⁻ and Cl⁻ to the transport of H⁺. In the presents work, we aimed at analysing anion and H⁺ fluxes at two levels. First, we used an electrophysiological approach to study the functional properties of two anion transport systems acting at the vacuolar membrane, AtCLCc and AtCLCg. We also expressed a biosensor, clopHensor in A. thaliana to dynamically measure in vivo the [NO₃⁻] and pH of the cytosol. We chose stomata guard cells as a cellular model to study these fluxes. Our results illustrate the in vivo dynamics of cytosolic [NO₃⁻] and pH variations in the cytosol of guard cells. Our data show that in guard cells the cytosolic [NO₃⁻] is highly influenced by the extracellular [NO₃⁻]. At last, clopHensor’s expression in plants KO for the vacuolar NO₃⁻/H⁺ antiporter AtCLCa and for the plasma membrane anion channel SLAC1 allowed us to dissect the role of the two membranes in controlling the variation of cytosolic [NO₃⁻] and pH. This work enabled to visualize the activity of an anion channel (SLAC1) and of a NO₃⁻/H⁺ antiporter (AtCLCa) in vivo and to quantify the impact of anion and proton fluxes on cytosolic homeostasis of guard cells.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018SACLS019 |
| Date | 26 January 2018 |
| Creators | Demes, Elsa |
| Contributors | Université Paris-Saclay (ComUE), De Angeli, Alexis |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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