Soutenance de thèse de Damien RONDET

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Biologie Végétale
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Défense stomatique,oxylipines,biochimie végétale,Cellules de garde,protéines carbonylées,espèces électrophiles réactives
Keywords
Stomata defense,oxylipins,plant biochemistry,guard cells,carbonylated proteins,reactive electrophile species
Titre de thèse
Caractérisation d'une nouvelle voie de signalisation impliquée dans la défense stomatique des plantes et applications agronomiques
Caracterization of a new signaling pathway involves in plant stomata defense and agronomical outcomes.
Date
Jeudi 29 Mars 2018 à 14:00
Adresse
Amphithéâtre de la maison d'hôtes de Cadarache, route de Vinon sur Verdon 13115 saint Paul Lez Durance
Amphithéâtre
Jury
CoDirecteur de these Jean-luc MONTILLET Comisseriat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Institut de Biosciences et de Biotechnologie d'Aix-Marseille, UMR 7265 CNRS/CEA/AMU
Rapporteur Françoise SIMON-PLAS UMR 1347 Agroecologie INRA Dijon
Examinateur Gilles IACAZIO Institut des Sciences Moléculaires de Marseille, UMR7313 AMU/CNRS
CoDirecteur de these Renaud CANAGUIER Société Nixe Laboratoire-Italpollina R&D
Examinateur Michel PONCHET Institut Sophia Agrobiotech INRA PACA
Rapporteur Sébastien MONGRAND Laboratoire de Biogènese Membranaire - UMR 5200 - CNRS, Université de Bordeaux Bâtiment A3 INRA Bordeaux Aquitaine

Résumé de la thèse

La défense pré-invasive ou stomatique est un mécanisme qui consiste en la fermeture des pores stomatiques présents sur les organes aériens des plantes lorsque celles-ci sont en contact avec certains agents pathogènes. Cette fermeture empêche ces derniers de pénétrer dans l’hôte et de le coloniser. Ce mécanisme s’active chez Arabidopsis inoculée par la bactérie Pseudomonas syringae pv tomato (Pst) DC3000. Des travaux préliminaires de notre groupe avaient montré que la carbonylation de protéines cibles par des espèces réactives électrophiles (EREs) représentait une étape cruciale de la signalisation cellulaire nécessaire à la mise en place de cette défense. Par des approches de marquage ciblé et de purifications couplées à des identifications par spectrométrie de masse en tandem (nanoLC-MS/MS), nous avons pu caractériser une sérine-thréonine protéine kinase qui joue un rôle déterminant dans ce mécanisme de défense. En effet, des plantes mutées sur le gène codant cette protéine ont perdu la capacité à induire la fermeture de leurs stomates et à déployer la défense stomatique vis-à-vis de la bactérie. De plus, l’introduction de la chimie click et notamment la cycloaddition alcyne-azide catalysée par le cuivre, dans nos approches de marquage, nous a permis d’identifier un ensemble de protéines très probablement carbonylées et susceptibles de jouer un rôle crucial dans ces évènements cellulaires qui contribuent à une part de l’immunité végétale. Enfin, les EREs étant capables d’induire la fermeture des stomates, nous avons cherché à savoir, dans le cadre de l’établissement d’une preuve de concept, si leur application sur des plantes permettrait la protection de ces dernières vis-à-vis de la bactérie Pst. Aucun de nos résultats n’a permis d’envisager ce concept comme une sortie biotechnologique possible mais nous avons discuté dans ce travail de stratégies complémentaires et alternatives.

Thesis resume

Pre-invasive or stomatal defense is a mechanism which consists of closing the stomata present at surface of aerial organs of plants when they are in contact with certain pathogens. This closure prevents them from entering and colonizing the host. This mechanism is activated in Arabidopsis inoculated by the bacterium Pseudomonas syringae pv tomato (Pst) DC3000. Preliminary work by our group had shown that carbonylation of target proteins by reactive electrophile species (RES) was a crucial step of the cell signaling required to set up this defense. Through targeted tagging and purifications approaches coupled with tandem mass spectrometry identifications (nanoLC-MS/MS), we have been able to characterize a serine-threonine protein kinase that plays a crucial role in this defense mechanism. Indeed, plants mutated on the gene encoding this protein have lost their ability to trigger stomatal closure and to deploy the stomatal defense against the bacteria. In addition, the use of the click chemistry and notably, the copper-catalyzed alkyne-azide cycloaddition, in our tagging approaches has enabled us to identify a set of proteins that are most likely carbonylated and likely to play a significant role in these cell events that contribute to part of plant immunity. Finally, since RES are able to induce stomatal closure we sought to find out, in the context of establishing a proof-of-concept, whether their application to plants would enable them to be protected against the Pst bacterium. None of our results allowed us to envisage this concept as a possible biotechnological exit but we discussed in this work complementary and alternative strategies.