The multifaceted role of phosphatidylinositol-4-kinases beta in morphogenesis and defence responses of Arabidopsis thaliana

Etude des multiples rôles des phosphatidylinositol-4-kinases betas dans la morphogenèse et les réponses de défense d'Arabidopsis thaliana Les phosphatidylinositol 4-kinases (PI4K) sont les premières enzymes qui engagent le phosphatidylinositol dans la voie des phosphoinositides. Dans le génome d'Arabidopsis thaliana, douze isoformes putatives de PI4K ont été identifiées. Huit appartiennent au type II (AtPI4Kγ1-8) et quatre appartiennent au type III (AtPI4Kα1 et α2 et AtPI4Kβ1 et β2).Pour étudier le rôle des PI4K, j'ai travaillé avec une plante double mutante défectueuse dans les deux gènes PI4Kβ. J’ai montré que le double mutant d'Arabidopsis thaliana pi4kβ1β2 présente plusieurs phénotypes racinaires: une croissance racinaire altérée, une moindre sensibilité des racines à l'IAA exogène (acide indole-3-acétique), une gravistimulation altérée et une croissance des poils. Ces changements semblaient coïncider avec un cytosquelette d'actine moins stable et une altération de la dynamique du trafic intracellulaire dans les racines pi4kβ1β2. La teneur en auxine bioactive dans les racines pi4kβ1β2 était similaire à celle des racines de type sauvage. Ces données relient donc l'activité PI4K altérée à la modification du trafic vésiculaire et de l'organisation des filaments d'actine d'une part, et à la réponse altérée de l'auxine probablement due à l'altération de l'homéostasie de l'auxine d'autre part.La deuxième partie de ma thèse portait sur l'interaction de Blumeria graminis (Bgh) avec le double mutant pi4kβ1β2. On sait qu'Arabidopsis a une résistance non hôte à Bgh. Papilles - qui agit comme une barrière entre les champignons et les cellules végétales. Le double mutant pi4kβ1β2 a montré une meilleure pénétration de Bgh 24 hpi, donc une moindre résistance de la plante. La mutation sid2 touche le gène ISOCHORISMATE SYNTHASE 1nécessaire à la synthèse d’acide salicylique (SA). Un défaut similaire de résistance à la pénétration a été observé dans sid2/pi4kβ1β2, indiquant le caractère indépendant de SA de ce phénomène. La carence en PI4Kbetas a entraîné une diminution de l'accumulation du niveau de PI4P dans les papilles. Au cours de l'attaque pathogène, il a été démontré que de nombreux phospholipides et protéines s'accumulent dans les papilles. Mon hypothèse était que les PI4K sont essentielles pour une défense réussie des plantes contre la Bgh, et plus spécifiquement pour la formation d'une papille efficace.La troisième partie de ma thèse concerne le mécanisme conduisant à une immunité constitutivement active chez le double mutant pi4kβ1β2. Chez les plantes pi4kβ1β2 âgées de 4 semaines, une accumulation de SA. Cette accumulation de SA s'est avérée responsable de la stature naine des plantes pi4kβ1β2 âgées de 4 semaines. La question est donc de comprendre pourquoi le système immunitaire est constitutivement enclenché. Le système immunitaire pourrait être activé par l'intermédiaire de récepteurs localisés dans la membrane cellulaire ou solubles. Pour étudier le rôle des PI4K de type β dans la régulation des mécanismes de défense, j'ai d'abord croisé le double mutant pi4kβ1β2 avec plusieurs mutants affectés dans différents récepteurs ou régulateurs de l'immunité. Comme témoin, j'ai utilisé le triple mutant sid2/pi4kβ1β2 qui n'accumule pas de SA, contrairement aux plantes pi4kβ1β2. Pour le phénotype décrivant la taille de la rosette a été mesurée. Après cela, les caractéristiques typiques de l'immunité ont été testées : niveau de résistance à l'hémibiotrophe Pseudomonas syringae pv tomato DC3000, expression de PR1 et niveau d'accumulation de callose. Si l'un de ces récepteurs/régulateurs est en amont de l'accumulation de SA, j'espérais obtenir un phénotype végétal inversé avec des caractéristiques de type sauvage. Le phénotype nain pi4kβ1β2 a été préservé pour tous les mutants sauf un - wrky70/pi4kβ1β2_ ce qui indique un rôle possible du facteur de transcription WRKY70 dans l'accumulation constitutive de SA.