From Green to Yellow A Leaf Story

Étude des mécanismes cellulaires lors de la sénescence foliaire Lors de son jaunissement, une feuille subit aussi bien des modifications morphologiques que métaboliques. Ce processus est appelé « sénescence ». Une meilleure compréhension des mécanismes de la sénescence représente un challenge très important non seulement pour la recherche fondamentale mais aussi pour de futures applications en biotechnologie. La thèse présentée ici porte sur d’importants aspects relatifs aux mécanismes cellulaires et métaboliques rencontrés lors de la sénescence foliaire et ce, en apportant une attention particulière à l’implication des mitochondries lors de ce processus. Dans un premier temps, nous avons développé deux méthodes pour isoler, à partir de feuilles d’Arabidopsis, soit des mitochondries conservant leurs fonctionnalités, soit des mitochondries hautement purifiées. Ces méthodes furent utilisées afin d’étudier le rôle des mitochondries dans l’équilibre redox des cellules mais aussi dans le but de déterminer les capacités mitochondriales lors de la sénescence foliaire. Plus précisément, nous avons comparé l’induction de la sénescence foliaire grâce à différents traitements à l’obscurité. Cette comparaison entre des feuilles individuellement placées à l’obscurité et des feuilles provenant d’une plante entièrement disposée à l’obscurité révéla des stratégies métaboliques très différentes. En intégrant des mesures de l’activité photosynthétique, de la respiration et de microscopie laser confocale avec des analyses de transcriptomique et de métabolomique, nous suggérons que le métabolisme d’une feuille provenant d’une plante placée longuement à l’obscurité entre dans un état de « veille » dans le but de maintenir la machinerie photosynthétique fonctionnelle le plus longtemps possible; dans ce cas, les capacités mitochondriales diminuent. A contrario, les mitochondries issues de feuilles individuellement soumises à l’obscurité sont beaucoup plus actives et peuvent par conséquent fournir l’énergie et les squelettes carbonés nécessaires à la dégradation des constituants cellulaires facilitant ainsi la remobilisation des nutriments. Par ailleurs, nous avons aussi mené des investigations sur la dynamique du cytosquelette lors d’une sénescence induite par l’obscurité. La mobilité mitochondriale fut affectée dans les feuilles individuellement soumises à l’obscurité par la dégradation précoce des microtubules ce qui ne fut pas le cas dans les feuilles issues d’une plante entièrement placée à l’obscurité. De plus, un certain nombre de MAPS (microtubules-associated proteins) semblent être impliquées dans l’agrégation des microtubules autour des chloroplastes. Dans son ensemble, cette thèse apporte d’importantes informations quant aux ajustements métaboliques ainsi qu’aux mécanismes cellulaires prenant place lorsque des feuilles d’Arabidopsis sont soumises à une obscurité prolongée. En particulier, nous pensons que les mitochondries ont un rôle prépondérant lors de la sénescence foliaire et que selon le statut métabolique de la plante, les régulations mitochondriales peuvent apparaître divergentes.