Studies of NLP Transcription factors : Roles and mechanisms of NLP-dependent nitrate signaling pathway

Études des facteurs de transcription NLP : Rôles et mécanismes de la voie de signalisation nitrate dépendante des NLPs L'un des événements moléculaires les mieux caractérisés déclenchés par le nitrate est la réponse primaire à ce dernier, dites PNR pour Primary Nitrate Response, c'est-à-dire une régulation de l'expression génétique régulée par le nitrate. C'est un processus rapide et spécifique dans lequel l'expression de plus de 1 000 gènes est régulé par un nombre important de facteurs de transcription à des divers degrés. Il a déjà été démontré que NLP7 est un régulateur clé de la PNR et que sa localisation intracellulaire est régulée par un mécanisme d'accumulation nucléaire dépendant de la présence/absence de nitrate. L'objectif de mon projet de thèse consiste à étudier davantage la fonction des facteurs de transcription NLPs dans la régulation transcriptionnelle des gènes de réponse au nitrate et leur impact sur les réponses des plantes à la disponibilité en nitrate chez le modèle A. thaliana. La première partie de mon projet consistait à déterminer quelle(s) protéine(s) interagissait spécifiquement avec NLP7 et quels étaient leurs rôles dans la voie de signalisation du nitrate NLP7-dépendante. A l'instar de son homologue, NLP2 a lui aussi récemment été caractérisé comme étant un régulateur clé du réseau de régulation transcriptionnel de la réponse au nitrate pendant la PNR. De plus, il présente le même mécanisme d'accumulation nucléaire dépendant de la disponibilité en nitrate. En nous appuyant sur des approches d'étude des interaction protéine-protéine, nous avons montré une interaction directe des NLP2 et NLP7 avec trois protéines candidates, préalablement identifiées comme interacteurs potentiels de NLP7. Elles interagissaient aussi avec deux NLPs qui ne présentent pas de localisation subcellulaire dépendante de la disponibilité en nitrate, NLP3 et NLP8. Parmi ces trois candidates se trouve une nucléoporine (NUP) principalement impliquée dans la régulation du transport des protéines et des molécules d'ARN à travers l'enveloppe nucléaire. Les domaines PB1 et GAF, étant des domaines d'interaction protéine-protéine, n'étaient pas nécessaires pour l'interaction entre NLP7 et la NUP. L'accumulation dépendante de la disponibilité en nitrate de NLP7 dans le noyau était déficiente dans les lignées qui exprimaient la protéine de fusion GFP-NLP7 dans un fond génétique mutant pour NLP7, NUPa, et son plus proche homologue NUPb. S'ajoute à cela, l'induction de l'expression des gènes de réponse au nitrate et la croissance de la plante sont sévèrement impactées chez les triples mutants nlp7nupanupb. Ces résultats suggèrent l'hypothèse selon laquelle la NUP est impliqué dans le processus de l'accumulation nucléaire nitrate-dépendant des NLPs, qui en définitif impacte leur l'activité.Hormis pour NLP2, NLP6, NLP7 et NLP8, peu d'informations sont disponible dans la littérature sur la fonction des autres NLPs dans la signalisation du nitrate chez Arabidopsis thaliana. J'ai donc étudié les phénotypes de croissance des huit double mutants nlpxnlp7 (où x =1 à 9 excepté 7) en condition d'apport en nitrate contrasté. J'ai observé un sévère retard de croissance des doubles mutants nlp1nlp7-1 comparé au simple mutant nlp7. NLP1 est le plus proche homologue de NLP2. Des analyses de l'activité transcriptionnelle lors de la PNR chez les double mutants nlp1nlp7 et nlp1nlp2 ont montré un impact dans l'induction de l'expression de gène de réponse au nitrate, illustrant une probable implication de NLP1 dans la PNR. Il est intéressant de noter que cet impact dépend des gènes de réponse au nitrate étudiés, suggérant que NLP1, NLP2 et NLP7 partageraient des fonctions communes, mais aussi spécifiques. Ces résultats ont contribué à améliorer notre compréhension sur la fonction des NLPs, bien que des études complémentaires sont nécessaires si on veut clairement élucider les mécanismes moléculaires derrière l'activité des NLPs chez Arabidopsis thaliana.