Faculté de biologie et de médecine

Combined transcriptomic and proteomic studies reveal non-canonical signaling functions in the jasmonate pathway

Liechti, Robin ; Farmer, Edward (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Lausanne, 2005.

Les signaux dérivés d’acides gras sont des médiateurs de réponses aux stress et de la défense des eucaryotes multicellulaires. Parmi eux, les jasmonates sont de puissants composés de signalisation chez les plantes. L’acide jasmonique (JA) et l’acide 12-oxophytodienoïc (OPDA) sont les deux membres les mieux caractérisés de la grande famille des jasmonates. Cette thèse étudie plus... Plus

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    Résumé
    Les signaux dérivés d’acides gras sont des médiateurs de réponses aux stress et de la défense des eucaryotes multicellulaires. Parmi eux, les jasmonates sont de puissants composés de signalisation chez les plantes. L’acide jasmonique (JA) et l’acide 12-oxophytodienoïc (OPDA) sont les deux membres les mieux caractérisés de la grande famille des jasmonates. Cette thèse étudie plus profondément leurs rôles de signalisation en utilisant des approches génomique et protéomique. Cette étude est basée sur un modèle génétique simple n’impliquant que deux gènes. Le premier est l’allene oxyde synthase (AOS) qui encode l’enzyme la plus importante pour la fabrication des jasmonates. Le deuxième est coronatine insensitive 1 (COI1) qui est impliqué dans la totalité des réponses aux jasmonates connues à ce jour. Nous avons posé la question suivante : est-ce que les mutations nulles dans les gènes AOS et COI1 ont des effets analogues sur le transcriptome ? Nous avons trouvé que ce n’était pas le cas. Si la majorité des gènes dépendants de COI1 sont également dépendants d’AOS, l’expression d’un gène codant pour une protéine formée de doigts de zinc n’est pas affectée par la mutation de COI1 tout en étant dépendante d’AOS. Nous avons donc supposé qu’un membre de la famille des jasmonates, probablement OPDA, pouvait modifier l’expression de certains gènes indépendamment de COI1. Inversement, nous avons montré que, tout en étant dépendante de COI1, l’expression d’au moins trois gènes, dont un codant pour une protéine kinase, n’était pas affectée par l’absence d’une protéine AOS fonctionnelle. Nous en avons conclu qu’un signal autre qu’un jasmonate devait modifier l’expression de certains gènes à travers COI1. La comparaison par protéomique de plantes aos et coi1-1 a confirmé ces observations et a mis en évidence un probable processus de dégradation de protéines contrôlé par les jasmonates et COI1. Cette thèse a mis en avant de nouvelles fonctions pour COI1 et pour des oxylipines générées par AOS dans le cadre de la signalisation par les jasmonates.
    Summary
    Lipid derived signals mediate many stress and defense responses in multicellular euka eukaryotes. Among these are the jasmonates, potently active signaling compounds in plants. Jasmonic acid (JA) and 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA) are the two best known members of the large jasmonate family. This thesis further investigates their roles as signals using genomic and proteomic approaches. The study is based on a simple ge genetic model involving two key genes. The first is ALLENE OXIDE SYNTHASE (AOS AOS), enco ), encoding the most important enzyme in generating jasmonates. The second is CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1 COI1), a gene involved in all currently documented canonical signaling ), responses. We asked the simple question : do null mutations in AOS and COI1 have analogous effects on the transcriptome ? We found that they do not. If most COI1-de dependent genes were also AOS-dependent, the expression of a zinc-finger protein was AOS-dependent but was unaffected by the coi1-1 mutation. We thus supposed that a jasmonate member, most probably OPDA, can alter gene expression partially indepen independently of COI1. Conversely, the expression of at least three genes, one of these is a protein kinase, was shown to be COI1-dependent but did not require a functional AOS protein. We conclude that a non-jasmonate signal might alter gene expression through COI1. Proteomic comparison of coi1-1 and aos plants confirmed these observations and highlighted probable protein degradation processes controlled by jasmonates and COI1 in the wounded leaf. This thesis revealed new functions for COI1- and for AOS- AOSgenerated oxylipins in the jasmonate signaling pathway. Generated.