Régulations post-transcriptionnelles par les miARNs du débourrement des bourgeons et de son photo-contrôle chez le rosier buisson Rosa ‘Radrazz’
| Titre | Régulations post-transcriptionnelles par les miARNs du débourrement des bourgeons et de son photo-contrôle chez le rosier buisson Rosa ‘Radrazz’ |
| Type | Thèse de doctorat |
| Auteurs | Mallet Julie |
| Directeurs | Leduc Nathalie, Gentilhomme José Sabrina, Laufs Patrick, Limami Anis, Jaubert-Possamai Stéphanie, Rameau Catherine, Blein Thomas |
| Année | 2022 |
| URL | https://dune.univ-angers.fr/fichiers/18010162/202216036/fichier/16036F.pdf |
| Mots-clés | miARNs, Photo-Contrôle, Ramification |
| Résumé | La ramification est un déterminant majeur de l'architecture des plantes et repose notamment sur la capacité de leurs bourgeons axillaires à débourrer. Celle-ci dépend fortement des facteurs environnementaux, en particulier de la lumière. Pour étudier le photo-contrôle du débourrement, le rosier (Rosa ‘Radrazz’) a été choisi car il s’agit d’une plante ornementale qui a un besoin absolu de lumière pour déclencher son débourrement et de première importance économique. Les travaux de recherches de l’équipe visent à élucider comment la lumière régule les facteurs endogènes (hormones, nutriments (sucres, azote), espèces réactives à l’oxygène (ROS)) et leurs interactions dans le contrôle de la ramification. De nombreuses données ont été obtenues sur la régulation transcriptionnelle du débourrement des bourgeons de rosier par la lumière. A l’inverse, peu de choses sont encore connues quant à la contribution des régulations post-transcriptionnelles à ce processus. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle des microARNs (miARNs) qui jouent un rôle central dans les régulations post-transcriptionnelles. La régulation par un miARN implique son appariement au transcrit de gènes cibles qui aboutit à son clivage ou à l’inhibition de sa traduction. Un séquençage haut débit de petits ARNs (miARNs et siARNs (small intefering RNAs)) combiné à un séquençage des transcrits a été réalisé sur des ARNs totaux de bourgeons axillaires. L’analyse du séquençage des ARNm nous a permis d’identifier des acteurs de voies métaboliques connues (signalisation hormone, métabolisme du saccharose) mais aussi peu décrites dans la littérature (métabolisme des lipides, synthèse des flavonoïdes) qui sont impliqués dans les phases précoces de la régulation transcriptionnelle du débourrement. Les gènes cibles putatifs de chacun de ces 7 miARNs ont été prédits par une analyse bio-informatique puis une recherche de corrélation négative entre l’expression de chacun des miARNs et celle de leurs gènes cibles a été réalisée. Ceci a mis en évidence 33 couples miRNAs/gene cibles potentiels. Les profils d'expression de certains de ces couples (miARN/gènes cibles), ont été étudiés par RT-qPCR sur une cinétique plus longue (jusqu’à 96h après décapitation). Deux couples (miR319/TCPs et miR396/GRFs) qui présentent respectivement un rôle dans la morphogénèse foliaire et la prolifération cellulaire, processus importants du débourrement, ont été étudiés. Des lignées transgéniques d’Arabidopsis surexprimant ces miARNs de rosier ont été produites et phénotypées. Les lignées surexpresseurs du pre-miR319 de rosier présentent une ramification réduite et une croissance retardée en comparaison avec la lignée sauvage. Au contraire, une lignée parmi les trois lignées de surexpresseurs du pre miR396 de rosier présente une augmentation du nombre de paraclades de rosette. En conclusion, nos analyses ont mis en évidence des familles de miARNs conservées pouvant jouer un rôle dans le contrôle du débourrement, dont deux familles (miR319 et miR396) qui présentent chez Arabidopsis des phénotypes constrastés de ramification. Il reste à déterminer si ces miARNs interagissent physiquement avec les gènes cibles que nous avons identifiés et s’ils jouent effectivement un rôle dans la régulation du débourrement des bourgeons et de son photo-contrôle chez le rosier. Les résultats acquis au cours de cette thèse complètent le réseau de régulations du débourrement chez le rosier et apportent de nouvelles pistes quant à l’importance des régulations post-transcriptionnelles par les miARNs dans ce processus. |
| Résumé en anglais | Branching is a major determinant of plant architecture and is based in particular on the ability of their axillary buds to burst. This is highly dependent on environmental factors, especially light. To study the photo control of bud outgrowth, the rose (Rosa 'Radrazz') was chosen because it is an ornamental plant which absolutely needs light to trigger its outgrowth and is of primary economic importance. The team's research aims to elucidate how light regulates endogenous factors (hormones, nutrients (sugars, nitrogen), reactive oxygen species (ROS)) and their interactions in controlling branching. Many data have been obtained on the transcriptional regulation of rose bud outgrowth by light. Conversely, little is still known about the contribution of post-transcriptional regulations to this process. In this thesis, we studied the role of microRNAs (miRNAs) which play a central role in post-transcriptional regulations. Regulation by a miRNA involves its pairing with the transcript of target genes which results in its cleavage or inhibition of its translation. High-throughput sequencing of small RNAs (miRNAs and siRNAs (small interfering RNAs)) combined with transcript sequencing was performed on total RNAs from axillary buds. The buds were treated under contrasting lighting conditions 6 hours after decapitation of the stem: buds of plants placed in the dark and don’t develop, buds of plants lit with white light initiating their outgrowth. The analysis of mRNA sequencing allowed us to identify actors of known metabolic pathways (hormone signaling, sucrose metabolism) but also little described in the literature (lipid metabolism, flavonoid synthesis) which are involved in the early phases transcriptional regulation of bud burst. Regarding the study of post-transcriptional regulation, a total of 7 miRNAs belonging to families conserved in plants and showing differential expression in buds placed in the dark or in the light were also identified. The putative target genes of each of these 7 miRNAs were predicted by a bioinformatics analysis and then a search for a negative correlation between the expression of each of the miRNAs and that of their target genes was carried out. This revealed 33 potential miRNAs/gene pairs. The expression profiles of some of these pairs (miRNA/target genes) were studied by RT qPCR over longer kinetics (up to 96 hours after decapitation). Two pairs (miR319/TCPs and miR396/GRFs) which respectively play a role in leaf morphogenesis and cell proliferation, important processes in bud outgrowth, were studied. Transgenic lines of Arabidopsis overexpressing these rose miRNAs were produced and phenotyped. Lines overexpressing rose pre miR319 show reduced branching and delayed growth compared to the wild line. On the contrary, one line among the three lines of overexpressors of rose pre-miR396 shows an increase in the number of rosette paraclades. In conclusion, our analyzes have highlighted conserved families of miRNAs that can play a role in the control of bud outgrowth, including two families (miR319 and miR396) which present contrasting branching phenotypes in Arabidopsis. It remains to be determined whether these miRNAs physically interact with the target genes that we have identified and whether they actually play a role in the regulation of bud outgrowth and its photo-control in roses. The results obtained during this thesis complete the network of regulations of bud outgrowth in the rosebush and provide new leads as to the importance of post-transcriptional regulations by miRNAs in this process |
| Langue de rédaction | Français |
| Diplôme | Thèse de doctorat |
| Date de soutenance | 2022-05-30 |
| Editeur | Université d'Angers |
| Place Published | Angers |
| Libellé UFR | Collège doctoral |
| personnalisé5 | Ecole doctorale Ecologie, Géosciences, Agronomie et Alimentation |
| personnalisé6 | Institut de Recherche en Horticulture et Semences / IRHS |
| personnalisé7 | Sciences agronomiques |