Etude de l'homéostasie du zinc chez Brachypodium distachyon

Abstract

En raison de son rôle structural et catalytique dans les protéines, le zinc (Zn) est un microélément essentiel au développement de tous les organismes vivants. Sa faible biodisponibilité dans le sol de nombreuses régions du monde impacte la croissance des plantes ainsi que leurs qualités nutritives, et par conséquent, la santé humaine. Le but de ce mémoire visait à déchiffrer les mécanismes de réponses à une carence en Zn chez le modèle des graminées, Brachypodium distachyon (Brachypodium). Cette dernière a pour avantage d’être évolutivement proche de céréales consommées telles que le blé, l’orge et le riz représentant des céréales majeures de notre alimentation. Dans ce but, trois axes complémentaires ont été considérés permettant (i) de déterminer des conditions de culture induisant un effet phénotypique de carence en Zn tout en exploitant la diversité génétique naturelle permettant à Brachypodium de croitre sur un milieu pauvre en Zn, (ii) de caractériser un facteur de transcription (FT) faisant parti de la famille de bZIPs (basic leucine zipper) et (iii) de générer des mutants perte de fonction pour deux gènes d’intérêt. Pour le premier axe, deux expériences de culture en hydroponie ont permis d’évaluer l’effet d’une carence en Zn pour dix accessions de Brachypodium. Les tissus prélevés ont servi à l’analyse de l’ionome par ICP-AES. Et à des mesures de biomasse. La quantification du Zn dans les racines et les parties aériennes a permis de valider l’efficacité de la carence en Zn dans toutes les accessions considérées, mais aussi ces analyses ont aussi permis de mettre en avant une altération des concentrations d’autres ions essentiels (e.g Fe) ainsi que des résistances différentes à la carence entre les accessions. Ensuite, nous avons voulu transformer Brachypodium afin d’obtenir des mutants perte de fonction des gène BdbZIP8 et BdbZIP9. Enfin, la caractérisation du gène BdbZIP32 a été initiée par l’analyse de son profil d’expression (RT-qPCR) et de la structure de la protéine correspondantes (AlphaFold et PyMol). BdbZIP32 est exprimé de manière stable dans les différentes conditions et testées. La protéine contient les domaines conservés décrits dans AtbZIP19. Le gène BdbZIP32 a également servi à la transformation du double mutant atbzip19 ;bzip23 d’Arabidopsis thaliana hypersensible à une carence en Zn Ces lignées transgéniques actuellement à la première génération, serviront à réaliser un test de complémentation afin de déterminer si BdbZIP32 a un rôle dans la réponse à une carence en Zn.