Functional analysis of OCTOPUS family in Arabidopsis thaliana | Analyse fonctionnelle de la famille OCTOPUS chez Arabidopsis thaliana

Inglés. Vascular tissues play an important role in plant physiology and development. Vascular tissues consist on xylem and phloem that ensure sap transport and permit to redistribute mineral and metabolites between different organs. Regulation of vascular tissues establishment is highly controlled in space and time. Among genes involved in vascular tissues formation, OCTOPUS (OPS) gene operates early during development to control vascular patterning and to induce phloem differentiation(Bauby et al., 2007; Truernit et al., 2012). OPS belongs to a multigenic family conserved in high plant. However, molecular function of OPS protein remains unclear. A combination of physiological, biochemical, molecular, cytological and genetic approaches allowed to show that OPS gene is a new positive regulator of brassinosteroid (BR) signaling pathway. BR are phytohormones involved in many developmental processes such as cell elongation or vascular tissues organization. Although BR were discovered in 1970 (Mitchell et al., 1970; Mitchell and Gregory, 1972; Grove et al., 1979), interest of researchers for this hormone permitted its detailed description. Among the component of BR signaling, the BIN2 kinase is the key regulator (Li et al., 2001) which represses the pathway through its action on BES1 and BZR1 transcription factors(Yin et al., 2002; Wang et al., 2002). OPS interacts physically with BIN2 at the plasma membrane which could create an inhibition by delocalization of the BIN2 protein from its activity place. As such, opsphloem defects are restored when the activity of BIN2 is inhibited or when the pathway is induced downstream of BIN2. Thus, we show that BR pathway is directly involved in phloem differentiation. More generally, a study of the functional redundancy of other OPS family members suggests that they could have a similar function as positive regulators of BR pathway in other plant tissues.

Francés. Les tissus vasculaires sont d’une grande importance pour la physiologie et le développement de la plante. Le xylème et le phloème composent ce tissu. En assurant le transport des sèves brutes et élaborées, ils permettent ainsi de redistribuer minéraux et métabolites entre les différents organes de la plante. La régulation de la mise en place de ces deux tissus est hautement contrôlée tant d’un point de vue génétique que spatio-temporel. Parmi les gènes impliqués dans la mise en place des tissus vasculaires, le gène OCTOPUS (OPS) intervient très précocement au cours du développement dans la mise en place du patron vasculaire ainsi que différenciation du phloème(Bauby et al., 2007; Truernit et al., 2012). OPS appartient à une famille de gènes spécifiques des plantes supérieures. Cependant la fonction moléculaire de la protéine OPS reste inconnue. Une combinaison d’approches physiologique, biochimique, moléculaire, cytologique et génétique a permis de montrer que le gène OPS est un nouveau régulateur positif de la voie signalisation des brassinostéroïdes (BR). Les BR sont des hormones végétales impliquées dans de nombreux processus développementaux incluant l’élongation cellulaire ou encore l’organisation des tissus vasculaires. Bien que la découverte des BR date seulement de 1970 (Mitchell et al., 1970; Mitchell and Gregory,1972; Grove et al., 1979), l’intérêt commun que les scientifiques lui ont porté fait que sa voie de signalisation est aujourd’hui très détaillée. Parmi les composants de la voie des BR, la protéine kinase BIN2 en est le régulateur clef (Li et al., 2001) réprimant la voie par son action sur les facteurs de transcription BES1 et BZR1(Yin et al., 2002; Wang et al., 2002). OPS interagit physiquement avec la protéine BIN2 au niveau de la membrane plasmique, pouvant créer une inhibition par délocalisation de la protéine BIN2 de son site d’activité. A ce titre, les défauts de phloème observés chez le mutant opssont restaurés lorsque l’activité de BIN2 est abolie ou lorsque la voie est induite en dessous de BIN2. Ainsi nous montrons que la voie des BR est directement impliquée dans la différenciation du phloème. Plus généralement, une étude de la redondance fonctionnelle d’autres membres de la famille OPS semble indiquer qu’ils pourraient exercer une fonction similaire de régulateurs positifs de la voie des BR au sein d’autres tissus de la plante