Study of the transcriptional regulation of Arabidopsis seed maturation

Chez la plante modèle Arabidopsis, le processus de maturation de la graine et, en particulier, l’accumulation de composés de réserves (huile et protéines de réserve) sont étudiés depuis de nombreuses années. Si les voies de biosynthèse conduisant à l’accumulation de tels composés sont bien décrites, leur régulation est encore largement méconnue. Mon travail de thèse s’inscrit dans un projet de recherche dont le but est d’identifier de nouveaux régulateurs transcriptionnels de la maturation de la graine d’Arabidopsis. Après avoir réalisé une étude comparative du processus de maturation chez les deux zygotes de la graine, embryon et albumen, nous avons caractérisé un facteur de transcription appelé MYB118, exprimé spécifiquement dans l’albumen et potentiellement impliqué dans la régulation du processus de maturation. Son patron d’expression, finement caractérisé, montre un pic d’accumulation d’ARNm en début de maturation de la graine, plus spécifiquement dans l’albumen. Des études menées sur des lignées mutantes ou surexprimant LEAFY COTYELDON2 (LEC2) révèlent que l’expression de MYB118 est activée par ce régulateur maître de la maturation de la graine. Une analyse biochimique de graines myb118 montre que le contenu en huile et en protéines de réserve est doublé dans l’albumen et réduit dans l’embryon de ce mutant par comparaison aux graines sauvages. Finalement, une analyse transcriptomique effectuée sur des graines myb118 a permis d’identifier des cibles putatives dont la dérégulation pourrait expliquer le phénotype : MYB118 semble être un répresseur de l’accumulation de composés de réserve dans l’albumen. Comme la famille de facteurs de transcription à laquelle appartient MYB118 comprend de nombreux membres, nous nous sommes intéressés au patron d’expression et au rôle de ses paralogues les plus proches. L’un d’entre eux, appelé MYB115, est exprimé spécifiquement dans l’albumen chalazal et semble avoir une fonction partiellement redondante à celle de MYB118.In the model plant Arabidopsis thaliana, seed maturation and more especially the accumulation of storage compounds such as oil and seed storage proteins (SSP) have been widely studied. Although the biosynthetic networks underlying the accumulation of such compounds are now well described, regulation of these pathways remains poorly understood. My Ph.D. project is a part of a research program aimed at identifying new transcriptional regulators of seed maturation in Arabidopsis. After a comparative analysis of maturation processes in the two zygotic tissues of the seed, namely the embryo and the endosperm, we have characterized MYB118, an endosperm-specific transcription factor, putatively involved in the regulation of this maturation process. A fine and comprehensive characterization of its expression pattern showed a peak of expression at the onset of the maturation phase in the endosperm. Expression studies carried out in LEAFY COTYLEDON2 (LEC2) mutant and over-expressing lines demonstrated that MYB118 expression is positively regulated by this master regulator. Biochemical analysis of myb118 seeds showed that oil and SSP contents were doubled in the endosperm fraction and decreased in the embryo of this mutant compared to the wild type. A transcriptomic analysis of myb118 mutant seeds point out some putative targets, the misregulation of which could explain this phenotype: MYB118 seems to be a repressor of storage compounds accumulation in the endosperm.Since MYB118 belongs to the broad family of MYB transcription factors, we investigated the expression pattern and the role of its closest paralogs. One of them, called MYB115 is expressed specifically in the chalazal endosperm and seems to have partially redundant functions with MYB118