par Speeckaert, Nathanaël 
Président du jury El Jaziri, Mondher
Promoteur Baucher, Marie
Co-Promoteur Behr, Marc
Publication Non publié, 2021-06-07
Président du jury El Jaziri, Mondher
Promoteur Baucher, Marie
Co-Promoteur Behr, Marc
Publication Non publié, 2021-06-07
Thèse de doctorat
| Résumé : | Pour s’adapter à leur environnement, les plantes ont acquis la capacité de produire une grande quantité de métabolites spécialisés à partir d’un nombre limité de structures de base. Parmi les modifications apportées à ces structures de base, la réaction de glycosylation permet d’augmenter la solubilité du composé, de réduire sa toxicité et de contribuer à une meilleure stabilité de certaines molécules ayant pour conséquence la modification de leur transport et/ou de leur stockage. Les UDP-glycosyltransférases (UGT) forment une vaste famille de glycosyltransférases chez les plantes. Elles regroupent des enzymes glycosylant principalement des hormones et des phénylpropanoides en utilisant l’UDP-sucre comme donneur de sucre. L’objectif de ce travail consiste à contribuer à la caractérisation fonctionnelle de la famille des UGT72 chez le peuplier afin d’identifier le rôle de ses membres dans les processus développementaux liés aux arbres et dans leurs réponses au stress. Plusieurs membres de cette famille ont déjà été caractérisés chez d’autres espèces comme A. thaliana, M. truncatula et C. sinensis, mettant en évidence la capacité de certaines UGT72s à glycosyler les monolignols, une implication dans le processus de lignification, un rôle dans des processus de défense contre les pathogènes ou encore une fonction de détoxification de certains polluants. Parmi les 8 UGT72s identifiées chez le peuplier, nous avons montré qu’in vitro UGT72AZ2 glycosyle l’acide férulique et l’acide sinapique, UGT72B37 le p-coumaraldéhyde, le coniféraldéhyde, le sinapaldéhyde, le coniferyl alcool et le sinapyl alcool, UGT72B39 le coniféryl alcool et UGT72A2 la naringénine. Tous les membres de la famille UGT72 sont exprimés dans les tissus vasculaires, suggérant un rôle dans le développement vasculaire. La surexpression de UGT72AZ1 ou UGT72AZ2 provoque l’accumulation de glucosides de monolignols (respectivement coniférine et syringine ou coniférine seulement), sans toutefois affecter la quantité totale de lignine. Concernant la localisation subcellulaire, excepté pour UGT72A2, les UGT72s du peuplier sont localisées dans le réticulum endoplasmique et le noyau, suggérant respectivement, un rôle dans la régulation de la voie des phénylpropanoides et dans la maintenance de l’ADN. UGT72A2 se démarque des autres membres de cette famille, car elle est localisée dans les chloroplastes et dans des vésicules associées aux chloroplastes, suggérant un rôle dans la régulation des phénylpropanoides dans le chloroplaste et/ou dans la maintenance du chloroplaste. En appui de ces hypothèses, nous avons constaté que la photosynthèse est affectée dans les lignées sous-exprimant UGT72A2, provoquant un jaunissement des feuilles. De plus, les feuilles de lignées sous-exprimant UGT72A2 développent un stress oxydatif associé à une réduction de l’accumulation des flavonoïdes et de l’activité des enzymes antioxydantes, suggérant un rôle de UGT72A2 dans l’homéostasie des formes réactives de l’oxygène (ROS). |
| In order to adapt to their environment, plants have developed the capacity to produce a diversified range of specialized metabolites by modifying a core set of molecules. Among those modifications, glycosylation allows to increase the solubility, to reduce the toxicity and to stabilize compounds in order to modify their transport and/or allow their storage. The UDP-glycosyltransferases (UGT) forming the largest glycosyltransferase superfamily in plants, combine enzymes which glycosylate mainly hormones and phenylpropanoids by using UDP-sugar as sugar donor. The purpose of this dissertation is to contribute to the functional characterization of the UGT72 family in poplar to unravel the role of its members in tree developmental processes and in stress response. Members of this family already characterized in other species (e.g. Arabidopsis thaliana, Medicago truncatula and Camellia sinensis) have been found to glycosylate monolignols and some of them have been associated with lignification, defence against pathogens and detoxification of pollutants. Among the 8 UGT72s identified in poplar, we have shown that UGT72AZ2 glycosylates in vitro ferulic acid and sinapic acid, UGT72B37 p-coumaraldehyde, coniferaldehyde, sinapaldehyde, coniferyl alcohol and sinapyl alcohol, UGT72B39 coniferyl alcohol and UGT72A2 naringenin. All the UGT72 members are expressed in vascular tissues suggesting a role in vascular development. The overexpression of UGT72AZ1 or UGT72AZ2 in poplar triggers the accumulation of monolignol glucosides (both coniferin and syringin or only coniferin, respectively) but has no impact on lignin content. With respect to the subcellular localization, except for UGT72A2, poplar UGT72s are localized in the endoplasmic reticulum and in the nucleus suggesting a possible role in the phenylpropanoid pathway regulation and in DNA maintenance, respectively. UGT72A2 stands out from the other poplar UGT72s by being localized in the chloroplast and chloroplast associated bodies, suggesting a role in the phenylpropanoid regulation in chloroplasts and/or in chloroplast maintenance. Moreover, supporting these hypotheses, photosynthesis was affected in lines downregulated for UGT72A2, as shown by a leaf yellowing phenotype and an oxidative stress in these lines as compared to the wild type. The flavonoid biosynthesis and the activity of enzymes involved into the reactive oxygen species (ROS) scavenging seem to be reduced by the downregulation of UGT72A2 suggesting a role of this UGT in the ROS homeostasis. |
