Soutenance de thèse de Florent VELAY

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Génétique
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
fonction isolatrice barrière,topoisomérase,cohésine,stress oxydant,BiFC,
Keywords
barrier insulator function,topoisomerase,cohesin,oxidative stress,BiFC,
Titre de thèse
Etude de la Topoisomérase VI et de ses partenaires dans la fonction isolatrice barrière et la réponse au stress photo-oxydant chez Arabidopsis thaliana.
Study of the Topoisomerase VI and its partners in barrier insulator function and photo-oxidative stress response in Arabidopsis thaliana
Date
Mardi 6 Décembre 2022 à 13:30
Adresse
Hexagone, Bibliothèque Universitaire de Sciences de Luminy. 163 Avenue de Luminy. 13009 Marseille.
amphithéâtre de l'hexagone
Jury
Directeur de these M. Christophe LALOI Aix-Marseille Université
Rapporteur M. Robert BLANVILLAIN Université Grenoble-Alpes
Rapporteur Mme Cécile RAYNAUD CNRS
Examinateur Mme Clara RICHET-BOURBOUSSE CNRS
Examinateur M. Benjamin FIELD CNRS
Examinateur M. Stefano CAFFARRI Aix-Marseille Univsersité

Résumé de la thèse

Le complèxe Topoisomérase VI (TopoVI) est un hétérotétramère composé des sous unités TopoVI A et TopoVI B, présent chez les archées, les protistes et les viridiplantae. Chez les plantes, TopoVI possède deux sous unités additionelles nommées Brassinosteroid Insensitive 4 (BIN4) et Root Hairless 1 (RHL1), et est impliquée dans diverses fonctions biologiques telles que l’endoréplication, la skotomorphogenèse ou encore la signalisation hormonale. Lors d’un crible génétique, un mutant ponctuel de TopoVI A (caa39) a été caractérisé comme activant de manière constutive une réponse au stress photo-oxydant. Les études approfondies de ce mutant suggèrent que TopoVI contrôle l’expression des gènes de réponse à l’oxygène singulet, une espèce réactive de l’oxygène essentiellement générée au niveau du cœur du photosystème II. Les travaux de cette thèse ont participé à démontrer que le complèxe TopoVI assure également une fonction isolatrice barrière en protègeant les ilots d’euchromatine localisés dans les régions péricentromériques contre l’invasion de la marque hétérochromatinienne H3K9me2. Dans le mutant caa39, l’invasion de marques répressives dans les ilots d’euchromatine est corrélée avec la baisse d’expression des gènes résidant dans ces mêmes ilots. Le développement d’un nouveau kit de clonage modulable facilitant les experiences de « Bimolecular Fluorescence Complementation » (BiFC) dans les organels de plantes nous a ensuite fourni les outils nécéssaires pour étudier les interacteurs supposés du complexe TopoVI. Nous avons ainsi confirmé l’intéraction biochimique entre la sous unité BIN4 de TopoVI et la sous unité SMC3 du complèxe cohésine. L’obtention de deux lignées indépendantes supprimant l’expression de SMC3 a permis d’explorer pour la première fois l’impact d’un disfonctionnement du complèxe cohésine dans la plante. Comme chez le mutant caa39, la baisse du niveau de SMC3 conduit a une augmentation de l’expression des gènes de réponse au stress oxydant ainsi qu’a une résistance au traitement par forte lumière. Cependant, la perte de SMC3 ne provoque pas de changement uniforme dans l’expression des gènes d’ilots euchromatiniens, suggérant que le complèxe cohésine n’est pas impliqué dans la fonction barrière dépendante de TopoVI.

Thesis resume

The Topoisomerase VI (TopoVI) is a heterotetrameric complex composed of the TopoVI A and TopoVI B core subunits, and is present in archaea, protists and viridiplantae. TopoVI complex of plants also includes two additional subunits named Brassinosteroid Insensitive 4 (BIN4) and Root Hairless 1 (RHL1), and is involved in various biological process such as endoreduplication, skotomorphogenesis or hormone signalling. Moreover, a previous genetic screen revealed that plants carrying a mutant allele of TopoVI A (caa39) constitutively activate a response to photooxidative stress. Extensive studies of caa39 suggest that TopoVI controls the expression of singlet oxygen responsive genes. The work reported in this manuscript helped demonstrating that TopoVI complex also provides a barrier insulator function by protecting euchromatin islands located in pericentromeric regions against spreading of the heterochromatin mark H3K9me2. In caa39, invasion of repressive marks into euchromatin islands correlates with decreased expression of genes localized inside euchromatin islands. Furthermore, we developed a new modular cloning kit aimed at facilitating Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) experiments in plant organelles. This new toolkit was used to confirm the biochemical interaction of the BIN4 subunit of TopoVI with the SMC3 subunit of the cohesin complex. We also obtained two independent lines silencing the expression of SMC3. These lines allowed to investigate the consequences of a defective cohesin complex in plants. As observed in caa39, decreased SMC3 level leads to overexpression of oxidative stress response genes as well as resistance to high light stress. However, loss of SMC3 does not cause a uniform change in the expression of euchromatin island genes, suggesting that the cohesin complex is not involved in TopoVI-dependent barrier function.