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Etude de l'interaction entre l'éthylène et le jasmonate, hormones impliquées dans la production de caoutchouc naturel chez Hevea brasiliensis

Duan C.. 2011. Montpellier : Montpellier SupAgro, 166 p.. Thèse de doctorat -- Biologie intégrative des plantes.

Les jasmonates et l'éthylène sont d'importants signaux de régulation du développement des plantes et de réponse aux stress biotiques et abiotiques. La production de jasmonates est induite à la suite d'une blessure mécanique ou des agents pathogènes. L'acide jasmonique et l'éthylène agissent en synergie sur l'activation de l'expression des gènes de défense tels que PDF1.2. Le Facteur de Réponse à l'Ethylène1 (ERF1) est un intégrateur clé de ces signaux hormonaux chez Arabidopsis. ERF1 appartient à la superfamille des facteurs de transcription AP2/ERF, lesquels jouent un rôle crucial dans le développement et la réponse aux stress. Hevea brasiliensis est la seule source commerciale de caoutchouc naturel, lequel est synthétisé dans les cellules laticifères. Le latex s'écoule du tronc des hévéas après la saignée. L'éthéphon, un générateur d'éthylène, est un stimulant exogène adopté largement dans les plantations d'hévéa pour améliorer la production de latex en prolongeant l'écoulement de latex et en stimulant le métabolisme des cellules requis pour la régénération du latex. Les jasmonates sont aussi impliqués dans la formation des laticifères. Etant donné l'implication de l'éthylène et de l'acide jasmonique dans la réponse coordonnée à la saignée et à la stimulation par l'éthéphon chez Hevea brasiliensis, leur interaction est supposée jouer un rôle important dans la production de latex. L'objectif de cette thèse est de découvrir les régulateurs clés de l'interaction entre la blessure, le jasmonate et l'éthylène chez Hevea brasiliensis. A travers l'analyse de l'expression de 25 gènes impliqués dans les voies de transduction du jasmonate, de l'éthylène et dans le métabolisme cellulaire, nous avons montré que des voies de réponse dépendantes et indépendantes à l'éthylène et au jasmonate coexistent chez Hevea brasiliensis. La régulation temporelle influence aussi l'expression des gènes. L'étude s'est alors focalisée sur les facteurs de transcription de la superfamille des AP2/ERF. A partir de bases de données de séquences transcriptomiques de différents tissus obtenu par pyroséquençage, 173 membres AP2/ERF ont été identifiés chez Hevea brasiliensis dont 142 pleines longueurs. Cette superfamille est divisée en 3 familles majeures : AP2, ERF et RAV. Cinquante neuf membres sont exprimés dans le latex ce qui suggère qu'ils ont une fonction importante dans le métabolisme des laticifères. En plus du microARN172 connu pour cibler les transcrits AP2/ERF, six autres microARNs ont été prédits pour inhiber les transcrits de cette superfamille. L'identification de l'orthologue à AtERF1 a été aussi menée chez Hevea brasiliensis. L'expression de 14 gènes HbERF du groupe IX a été étudiée en réponse à la blessure, au méthyl jasmonate et à l'éthylène. L'accumulation relative des transcrits est remarquable pour trois gènes : HbERF-IXc4, HbERF-IXc5 et HbERF-IXc6. Ces gènes candidats ont été caractérisés pour la localisation subcellulaire et la trans-activation du promoteur du gène PDF1.2. La fusion traductionnelle HbERF-IXc4::GFP a révélé que HbERFIXc4 code pour une protéine nucléaire comme les facteurs de transcription. Le HbERF-IXc5 induit la plus forte activation du promoteur du gene PDF1.2 qui est un gène de défense induit fortement par AtERF1 et ORA59. Ces résultats suggèrent que HbERF-IXc5 est l'orthologue à AtERF1 chez Hevea brasiliensis, lequel est impliqué dans la communication des voies de signalisation de l'éthylène et du jasmonate. L'identification des transcrits AP2/ERF chez Hevea brasiliensis, et la caractérisation des ERFs du groupe IX apportent les bases générales pour étudier la régulation moléculaire de la production de latex en réponse aux stress et de la différentiation des cellules laticifères. Nos résultats suggèrent que HbERF-IXc5 est un intégrateur essentiel des voies de signalisation éthylène et jasmonate chez Hevea brasiliensis. (Résumé d'auteur)

Mots-clés : physiologie végétale; substance de croissance végétale; phytochrome; Éthéphon; Éthylène; expression des gènes; méthyl jasmonate; caoutchouc; latex; hevea brasiliensis

Thématique : Physiologie et biochimie végétales; Génétique et amélioration des plantes

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