Etude des régulations géniques impliquées dans le maintien de l’homéostasie du fer chez Arabidopsis thaliana.

Le fer (Fe) est un element indispensable a la vie. Sa capacite a perdre ou a gagner un electron lui permet d’etre un cofacteur de choix pour de nombreuses reactions enzymatiques telles que la photosynthese, la synthese d’ADN ou la respiration. Cependant, le fer est tres reactif et potentiellement toxique pour la cellule. Les plantes doivent donc strictement reguler leur homeostasie en fer afin d’eviter toute carence ou tout exces prejudiciable pour leur organisme. Parmi les acteurs du maintien de l’equilibre ferrique, les ferritines jouent un role majeur. Chez les vegetaux, elles sont principalement regulees transcriptionnellement. Le gene modele des ferritines, AtFER1, est regule par au moins trois voies independantes (l’exces de fer, la carence en phosphate, et l’alternance jour/nuit). Toutefois, la facon dont ces signaux s’integrent au niveau de son promoteur n’est pas formellement etablie. Mon travail a consiste a mettre en place une etude fonctionnelle du promoteur d’AtFER1 en caracterisant des lignees stables d’Arabidopsis thaliana exprimant le gene rapporteur GUS (β-glucuronidase) sous le controle de differentes versions du promoteur d’AtFER1 (deletions en 5’ et en 3’, mutagenese dirigee) selon differents traitements (e.g. disponibilite en fer). Cette approche a mis en evidence le role clef de certains elements cis du promoteur. Des cribles simple hybride chez la levure sur ces elements ont permis l’identification du facteur de transcription bHLH105/ILR3 comme regulateur potentiel d’AtFER1. Une caracterisation moleculaire et physiologique des mutants ilr3 a demontre l’implication de ce facteur dans la reponse des plantes a l’exces de fer. Elle a aussi mis en evidence qu’ILR3 avait un role central d’integrateur dans l’homeostasie du fer chez les plantes. D’autre part, des donnees suggeraient qu’un long ARN non codant (At5g01595) pouvait potentiellement reguler AtFER1. Une caracterisation des mecanismes potentiellement impliques a demontre que cette regulation n’etait pas averee.Les mecanismes moleculaires et physiologiques mis en place par les vegetaux en reponse a une carence en fer sont relativement bien decrits. A l’inverse, peu d’informations sur la reponse des plantes a un « exces » de fer sont disponibles. Dans ce contexte, une experience visant a decrypter, au niveau du transcriptome (puces a ADN), la dynamique de la reponse precoce (de quelques minutes a 2 heures) a un exces de fer a ete mise en place. Une analyse de variance a ete realisee sur les donnees d’expression generees afin d’identifier les genes dont l’expression est affectee par le traitement. Nous nous sommes plus particulierement focalises sur l’identification de facteurs de transcription, acteurs majeurs du maintien de l’homeostasie du fer. Parmi eux, WRKY33, WRKY40, ZAT10 et MYB51, tous lies a la reponse au ROS, semblent avoir un role cle dans la reponse precoce au fer.D’autre part, un mecanisme cle de l’homeostasie du fer est le prelevement. Une precedente etude a montre que la nutrition en fer etait facilitee par la synthese et la secretion de composes phenoliques via le transporteur PDR9. Une caracterisation des mutants pdr9 a permis d’etablir que d’une part (i) ses composes pouvaient etre stockes dans les vacuoles des cellules racinaires, et d’autre part (ii) qu’ils permettaient l’entree de fer via le systeme de prelevement gouverne par le mecanisme FRO2/IRT1.Mes travaux de these ont permis d’apporter des elements nouveaux sur les mecanismes moleculaires et physiologiques impliques dans le controle de l’homeostasie du fer chez Arabidopsis.