Chez les plantes, le génome plastidique est continuellement exposé à divers stress mutagènes,
tels l’oxydation des bases et le blocage des fourches de réplication. Étonnamment, malgré ces
menaces, le génome du plastide est reconnu pour être très stable, sa stabilité dépassant même celle
du génome nucléaire. Néanmoins, les mécanismes de réparation de l’ADN et du maintien de la
stabilité du génome plastidique sont encore peu connus.
Afin de mieux comprendre ces processus, nous avons développé une approche, basée sur
l’emploi de la ciprofloxacine, qui nous permet d’induire des bris d’ADN double-brins (DSBs)
spécifiquement dans le génome des organelles. En criblant, à l’aide de ce composé, une collection de
mutants d’Arabidopsis thaliana déficients pour des protéines du nucléoïde du plastide, nous avons
identifié 16 gènes vraisemblablement impliqués dans le maintien de la stabilité génomique de cette
organelle. Parmi ces gènes, ceux de la famille Whirly jouent un rôle primordial dans la protection du
génome plastidique face aux réarrangements dépendants de séquences de microhomologie. Deux
autres familles de gènes codant pour des protéines plastidiques, soit celle des polymérases de types-I
et celle des recombinases, semblent davantage impliquées dans les mécanismes conservateurs de
réparation des DSBs. Les relations épistatiques entre ces gènes et ceux des Whirly ont permis de
définir les bases moléculaires des mécanismes de la réparation dépendante de microhomologies
(MHMR) dans le plastide. Nous proposons également que ce type de mécanismes servirait en quelque
sorte de roue de secours pour les mécanismes conservateurs de réparation.
Finalement, un criblage non-biaisé, utilisant une collection de plus de 50,000 lignées mutantes
d’Arabidopsis, a été réalisé. Ce criblage a permis d’établir un lien entre la stabilité génomique et le
métabolisme des espèces réactives oxygénées (ROS). En effet, la plupart des gènes identifiés lors de ce
criblage sont impliqués dans la photosynthèse et la détoxification des ROS. Globalement, notre étude
a permis d’élargir notre compréhension des mécanismes du maintien de la stabilité génomique dans
le plastide et de mieux comprendre l’importance de ces processus. / The plant plastidial genome is constantly threatened by many mutagenic stresses, such as
base oxidation and replication fork stalling. Despite these threats, the plastid genome has long been
known to be more stable than the nuclear genome, suggesting that alterations of its structure would
have dramatic consequences on plant fitness. At the moment, little is known about the genes and the
pathways allowing such conservation of the organelle genome sequences.
To gain insight into these mechanisms, we developed an assay which uses ciprofloxacin, a
gyrase inhibitor, to generate DNA double-strand breaks (DSBs) exclusively in plant organelles. By
screening mutants deficient for proteins composing the plastid nucleoid on ciprofloxacin, we were
able to identify 16 candidate genes, most likely involved in the repair of DSBs in plastid. Among these
genes, those of the Whirly family of single-stranded DNA binding proteins are shown to be key factors
in protecting the genome from error-prone microhomology mediated repair (MHMR). Two other
family of proteins, the plastid type-I polymerases and the plastid recombinases, seem to be involved in
the conservative repair pathways. The evaluation of the epistatic relationship between those two
genes and the Whirly genes led us to define the molecular basis of MHMR and to propose that they
might act as a backup system for conservative repair pathways.
Finally, a non-biased screen, using 50,000 different insertion lines, allowed the identification
of numerous genes that were already associated with ROS homeostasis, suggesting a link between
DNA repair and ROS imbalance. Globally, our study shed light on the mechanisms that allow the
maintenance of plastid genome, while explaining the importance of such conservation of the plastid
genome.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/13030 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Lepage, Étienne |
| Contributors | Brisson, Normand |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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