Role of Bioenergetic Organelles, Plastids and Mitochondria, in Arabidopsis Seedling Development in the Dark

Rôle des organites bioénergétiques, plastes et mitochondries, dans le développement des plantules d'Arabidopsis à l'obscurité Dans la nature, les graines peuvent germer dans l'obscurité lorsqu'elles sont recouvertes de terre, et les plantules qui poussent sous terre suivent un programme de développement spécifique à l'obscurité connu sous le nom de skotomorphogenèse qui comprend un hypocotyle allongé, des cotylédons petits et non verts et un crochet apical pour protéger le méristème pendant l'émergence. Pendant cette période, la respiration mitochondriale est la principale source d'énergie pour le développement. Outre les mitochondries, les tissus des plantules contiennent également un autre type d'organites bioénergétiques : les étioplastes, des plastes différenciés dans l'obscurité qui peuvent contribuer à la production d'ATP par l'étiorespiration. Un rapport précédent de l'équipe a montré que les mitochondries jouent un rôle régulateur dans le développement des plantules au cours de la skotomorphogenèse. Cependant, le rôle des plastes dans la skotomorphogenèse n'a pas encore été étudié. En raison des propriétés bioénergétiques, des similitudes d'origine procaryotique et des interactions entre les mitochondries et les plastes, cette thèse vise à étudier les fonctions et le rôle régulateur des plastes au cours de la skotomorphogenèse. Les résultats indiquent que l'inhibition de l'expression des gènes plastidiques (PGE) par la lincomycine conduit à une reprogrammation de la skotomorphogenèse, résultant en une flexion exagérée du crochet apical, ce qui indique que le développement précoce des plantules est dépendant de plastides fonctionnels. De plus, nous décrivons des conditions (traitement à la rifampicine et à la spectinomycine) dans lesquelles l'impact du dysfonctionnement des plastes est accompagné d'un stress mitochondrial qui se traduit par une augmentation des espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales et des transcrits marqueurs de stress qui se coordonnent avec l'oxydase alternative mitochondriale (AOX) pour réguler la réponse développementale. D'autre part, dans des conditions naturelles, les plantules confrontées à des conditions hypoxiques peuvent également présenter un déficit de la respiration mitochondriale et de l'étiorespiration. Les résultats de cette thèse révèlent également comment les activités des mitochondries et des étioplastes peuvent détecter l'hypoxie due à une diffusion limitée de l'O₂ dans un sol épais et ainsi réguler la réponse adaptative afin d'améliorer l'efficacité de l'émergence des semis. Le facteur de transcription rétrograde mitochondrial ANAC017 est identifié comme un médiateur crucial, relayant le statut mitochondrial au noyau et contrôlant la voie de signalisation de l'éthylène, facilitant ainsi l'adaptation des plantules au stress du sol. En outre, les plastes ont montré une perturbation de la formation des corps prolamellaires (PLB) et une diminution de l'accumulation de protochlorophyllide en réponse au sol. Les résultats de la thèse nous permettent de mieux comprendre comment les organites bioénergétiques peuvent fonctionner comme des capteurs environnementaux pour réguler le développement de la plantule.