Soutenance de thèse de Shanna ROMAND

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Biologie Végétale
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Biologie végétale,guanosine tetra phosphate,chloroplaste,stress,ppGpp,acclimatation,
Keywords
Plant biology,guanosine tetra phosphate,chloroplast,stress,ppGpp,acclimation,
Titre de thèse
Élucidation du rôle de la guanosine tetraphosphate (ppGpp) dans l'acclimatation des plantes au stress.
Elucidation of the role of guanosine tetraphosphate (ppGpp) in the acclimation of plants to stress.
Date
Vendredi 31 Mars 2023 à 14:00
Adresse
163 Avenue de Luminy 13009 Marseille – France
Amphithéâtre de l'Hexagone
Jury
Directeur de these M. Benjamin FIELD CNRS
Rapporteur Mme Livia MERENDINO IPS2 - Institut of Plant Sciences Paris Saclay
Rapporteur Mme Émilie DEMARSY Université de Genève (Département de Botanique et Biologie Végétale)
Président Mme Brigitte GONTERO CNRS

Résumé de la thèse

La guanosine tetraphosphate ou ppGpp a été initialement découverte chez la bactérie Escherichia coli. Il s’agit de la molécule clé qui permet la régulation de la croissance et promeut l’acclimatation au stress des procaryotes. Chez les végétaux, le métabolisme du ppGpp est conservé au sein du chloroplaste. La signalisation moléculaire et le rôle physiologique du ppGpp sont beaucoup moins connus chez les plantes. Pourtant, ces organismes doivent mettre en place des stratégies de survie afin de résister aux fluctuations environnementales auxquelles ils peuvent être soumis. Le chloroplaste est connu à la fois comme un centre de signalisation majeur et comme une cible pour l'acclimatation aux stress des végétaux et la voie de signalisation du ppGpp est un candidat probable pour permettre cette acclimatation. L’objectif de cette thèse est l’élucidation du rôle du ppGpp dans l'acclimatation des plantes au stress. Les résultats obtenus au cours de cette étude ont permis de mettre en évidence que le ppGpp joue un rôle dans l’acclimatation d’Arabidopsis thaliana à la carence en azote. Le ppGpp est nécessaire pour remodeler la chaîne photosynthétique afin de réguler à la baisse son activité et éviter une production de stress oxydant. De plus, le ppGpp est nécessaire pour coordonner l'expression des gènes chloroplastiques et nucléaires pendant la carence en azote. Dans l'ensemble, ces travaux indiquent que le ppGpp est un régulateur pivot de l'activité chloroplastique pour l'acclimatation au stress chez les plantes. Les travaux de cette thèse ont également permis de mettre en lumière que l’accumulation artificielle de ppGpp promeut la résistance d’Arabidopsis lors de l’exposition à la forte intensité lumineuse. Cette résistance semble être indépendante du mécanisme de dissipation non-photochimique (NPQ) de l’énergie acquise par la chaîne photosynthétique. Il semblerait que l’accumulation de ppGpp promeut un remodelage de la chaîne photosynthétique assez efficace pour éviter de collecter trop d’énergie lumineuse et donc réduire le risque d’exposition au stress oxydant. Enfin, un crible de mutants suppresseurs insensibles à l’accumulation de ppGpp et des lignes transgéniques ont été entrepris afin de déterminer les interacteurs de la voie de signalisation du ppGpp.

Thesis resume

Guanosine tetraphosphate or ppGpp was first discovered in Escherichia coli. It is the key molecule that regulates growth and promotes stress acclimatisation in prokaryotes. In plants, ppGpp metabolism is conserved within the chloroplast. Much less is known about the molecular signalling and physiological role of ppGpp in plants. However, these organisms must develop survival strategies to withstand the environmental fluctuations that they may be subjected to. The chloroplast is known to be both a major signalling hub and a target for stress acclimation in plants and the ppGpp signalling pathway is a likely candidate to enable this acclimation. The objective of this thesis is to elucidate the role of ppGpp in plant stress acclimation. The results obtained during this study have shown that ppGpp plays a role in the acclimatisation of Arabidopsis thaliana to nitrogen deficiency. ppGpp is required to remodel the photosynthetic chain to down-regulate its activity and avoid oxidative stress production. In addition, ppGpp is required to coordinate chloroplast and nuclear gene expression during nitrogen deficiency. Overall, this work indicates that ppGpp is a pivotal regulator of chloroplast activity for stress acclimation in plants. The work in this thesis also revealed that artificial accumulation of ppGpp promotes resistance of Arabidopsis to high light intensity. This resistance appears to be independent of the non-photochemical dissipation (NPQ) mechanism of the energy acquired by the photosynthetic chain. It seems that the accumulation of ppGpp promotes a remodelling of the photosynthetic chain efficient enough to avoid excessive harvesting of light energy and thus reduce the risk of exposure to oxidative stress. Finally, a screen of suppressor mutants insensitive to ppGpp accumulation and transgenic lines was initiated to determine the interactors of the ppGpp signalling pathway.