Transport de nitrate chez Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon

The addition of nitrogen fertilizer to crops must be controlled because the nitrate ion promotes the emission of greenhouse gases from soils and is easily leached by rainwater, which will cause eutrophication of natural ecosystems. To improve the plant nitrate use efficiency it is important to understand its transport and its influence on other metabolisms. This thesis focused on three aspects: The study of nitrate high-affinity transport system was conducted in the monocotyledon Brachypodium distachyon through the transposition of knowledge from the dicotyledon Arabidopsis thaliana. Candidate genes for the HATS were identified based on their expression profiles. In a heterologous system, BdNRT2A and BdNRT3.2 proteins interact to transport nitrate. However, their role must be confirmed by studying mutants. The functional characterization of the NPF3.1 gene in Arabidopsis thaliana allowed the identification of the first protein able to transport both nitrate and gibberellins. Mutants of this gene have a reduced sensitivity to GAs and nitrate during seed germination and growth of roots and hypocotyls. The AtNRT2.7 transporter is locates on the tonoplast and involved in the nitrate storage into seeds. In the WS genetic background, the atnrt2.7 mutant is also affected in the oxidation of proanthocyanidins. This phenomenon could be explained by an overproduction of NO, which inhibits the activity of the TT10 laccase involved in their oxidation.; L’apport d’engrais azotés aux cultures doit être maîtrisé car l’ion nitrate favorise la production de gaz à effet de serre par les sols et est rapidement lessivé par les eaux de pluie, ce qui provoque l’eutrophisation des milieux naturels. Afin d’améliorer l’utilisation du nitrate par les plantes il est important de comprendre son transport et l’influence que le nitrate peut avoir sur d’autres métabolismes. Ce travail de thèse a porté sur trois aspects : L’étude du prélèvement à haute-affinité du nitrate a été menée chez la monocotylédone Brachypodium distachyon via la transposition des connaissances acquises chez la dicotylédone Arabidopsis thaliana. Des gènes candidats pour le HATS ont été identifiés grâce à leur profil d’expression. En système hétérologue, les protéines BdNRT2A et BdNRT3.2 interagissent pour transporter du nitrate. Cependant leur rôle doit être confirmé par l’étude de mutants. La caractérisation fonctionnelle du gène NPF3.1 chez Arabidopsis thaliana a permis d’identifier la première protéine capable de transporter le nitrate et les gibbérellines. Les différents mutants de ce gène ont une sensibilité au nitrate et aux GAs réduite lors de la germination des graines et de la croissance des racines et des hypocotyles. Le transporteur tonoplastique AtNRT2.7 est impliqué dans le stockage du nitrate dans les graines. Le phénotypage du mutant atnrt2.7 a également révélé un rôle dans l’oxydation des proanthocyanidines dans le fond génétique WS. Ce phénomène pourrait s’expliquer par une surproduction de NO qui inhiberait l’activité de la laccase TT10, responsable de leur oxydation. Mots clés: L’apport d’engrais azotés aux cultures doit être maîtrisé car l’ion nitrate favorise la production de gaz à effet de serre par les sols et est rapidement lessivé par les eaux de pluie, ce qui provoque l’eutrophisation des milieux naturels. Afin d’améliorer l’utilisation du nitrate par les plantes il est important de comprendre son transport et l’influence que le nitrate peut avoir sur d’autres métabolismes. Ce travail de thèse a porté sur trois aspects : L’étude du prélèvement à haute-affinité du nitrate a été menée chez la monocotylédone Brachypodium distachyon via la transposition des connaissances acquises chez la dicotylédone Arabidopsis thaliana. Des gènes candidats pour le HATS ont été identifiés grâce à leur profil d’expression. En système hétérologue, les protéines BdNRT2A et BdNRT3.2 interagissent pour transporter du nitrate. Cependant leur rôle doit être confirmé par l’étude de mutants. La caractérisation fonctionnelle du gène NPF3.1 chez Arabidopsis thaliana a permis d’identifier la première protéine capable de transporter le nitrate et les gibbérellines. Les différents mutants de ce gène ont une sensibilité au nitrate et aux GAs réduite lors de la germination des graines et de la croissance des racines et des hypocotyles. Le transporteur tonoplastique AtNRT2.7 est impliqué dans le stockage du nitrate dans les graines. Le phénotypage du mutant atnrt2.7 a également révélé un rôle dans l’oxydation des proanthocyanidines dans le fond génétique WS. Ce phénomène pourrait s’expliquer par une surproduction de NO qui inhiberait l’activité de la laccase TT10, responsable de leur oxydation.