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Temporalité de l'initiation des fleurs et contrôle de l'architecture de l'inflorescence

Soutenance de thèse

Vendredi 27 oct 2017

13h30

Soutenance de thèse de Mme Anaïs CHAUMERET du RDP sous la direction de M. Teva VERNOUX

Intervenant(s)

Soutenance de thèse de Mme Anaïs CHAUMERET du RDP sous la direction de M. Teva VERNOUX

Description générale


Comprendre comment la temporalité des évènements développementaux est contrôlée chez les organismes eukaryotes multi-cellulaires est une question majeure en biologie du développement.
Le méristème apical caulinaire, un tissu spécialisé situé à l’apex des tiges, génère les organes aériens de la plante et notamment les fleurs permettant ainsi la mise en place de l’architecture de l’inflorescence. Le méristème constitue un système expérimental unique pour comprendre les mécanismes de l’émergence d’une organogenèse rythmique.
Les organes latéraux aériens sont générés selon un patron spatio-temporel robuste, défini et spécifique de chaque espèce, appelé phyllotaxie. Chez Arabidopsis thaliana (notre modèle d’étude), ce sont des fleurs qui sont produites quasi-séquentiellement l’une après l’autre et avec un angle relatif entre deux fleurs successives proche de 137°, générant ainsi une phyllotaxie en spirale dite de Fibonacci. La dynamique de la phyllotaxie est générée au niveau de la zone périphérique du méristème apical caulinaire, d’une part par des champs inhibiteurs centrés sur les organes. D’autre part la croissance du tissu permet régulièrement l’éloignement des organes les plus anciens avec leurs champs inhibiteurs, et donc le dégagement d’espace nécessaire à l’initiation de nouveaux organes aux positions où la somme des effets inhibiteurs est minimale. L’établissement de la phyllotaxie au niveau du méristème constitue un exemple frappant de procédé développemental auto-organisé.
Un contrôle génétique permet d’optimiser la séquentialité de l’initiation des fleurs et la précision de l’architecture de l’inflorescence. De plus, bien que des acteurs clé aient été identifiés pour la phyllotaxie spiralée chez Arabidopsis thaliana, le fait que les même mécanismes puissent expliquer d’autres types d’architectures est encore peu documenté. L’équipe d’accueil a identifié plusieurs nouveaux mutants présentant des défauts de la temporalité de l’initiation des organes dans le méristème. L’un d’entre eux présente une forte tendance à générer séquentiellement des clusters d’organes, rappelant la phyllotaxie d’autres espèces, dites verticillées. Le but de ce travail de thèse a été de mener une analyse fonctionnelle de ce mutant et d’explorer le réseau moléculaire contrôlant la dynamique temporelle de l’initiation des organes au niveau de son méristème.
Le mutant étudié présente un phénotype stérile, récessif et lié à un seul locus comprenant plusieurs gènes impliqués et très proches les uns des autres : la dérégulation d’ATG8E, FILAMENTOUS FLOWER et MIR166A est associée à une perte de polarité des organes latéraux, une dérégulation de la signalisation hormonale et des domaines d’expression nécessaires au bon fonctionnement du méristème apical caulinaire.
Cette analyse démontre l’importance de régulateurs de polarité dorso-ventrale des organes latéraux sur le fonctionnement du méristème et ses sous-domaines. Les expériences d’imagerie sur tissus vivants montrent que ces régulateurs peuvent affecter la temporalité de l’initiation des organes, et donc l’architecture de l’inflorescence à l’échelle de la plante, ainsi que l’organisation et le fonctionnement du méristème. Ces données apportent de nouveaux éléments dans la compréhension de ce qui différencie un méristème initiant séquentiellement des organes d’un méristème co-initiant régulièrement plusieurs organes. De plus, l’ensemble de ces résultats démontre qu’une phyllotaxie verticillée peut être établie de plusieurs manières, soit à l’échelle du méristème par co-initiation simultanée d’organes, soit plus tardivement par croissance post-méristématique.

Complément

Salle des Thèses - Site Monod - ENS de Lyon

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