Etude de la production du mucilage séminal dans des populations naturelles d’Arabidopsis et sa contribution à la longévité des graines

Polysaccharides are the major component of cell walls that are dynamic structures playing a fundamental role in plant growth. On imbibition, the epidermal cells of the Arabidopsis seed coat release a mucilage hydrogel formed of polysaccharides. This has proved to be an excellent model system for the study of cell wall polysaccharide production, properties and interactions. The first objective of my thesis was to exploit natural variation between Arabidopsis accessions to identify genes controlling mucilage polysaccharide production. A genome wide association study identified genes encoding proteins with putative functions as either an amine oxidase or glycosyltransferase and these were confirmed to contribute to the synthesis of mucilage pectin. I also found that a family of small proteins, whose function is undetermined, are likely to modulate the interaction of mucilage polymers. Mucilage is also an adaptive trait that may influence various aspects of seed physiology. Recent results indicate that this hydrogel plays a role in the retention of water around the seed and could influence their lifespan. A second objective of my thesis was to use mutants showing altered mucilage production to determine its contribution to seed lifespan after a controlled hydration treatment called ‘priming’. Seeds that do not release mucilage on imbibition retained longevity better after priming. I highlighted that the steady state levels of salicylic acid in primed seeds were influenced by mucilage and correlated negatively with their longevity. My results contribute to our genetic, physicochemical and ecophysiological understanding of mucilage production by seeds.Les polysaccharides sont des composants majeurs des parois cellulaires ayant une structure dynamique et jouant un rôle essentiel dans la croissance des plantes. Les cellules épidermiques du tégument des graines d’Arabidopsis libèrent un halo de mucilage polysaccharidique lors de leur imbibition. Le mucilage séminal s'est avéré être un excellent système modèle pour l’étude de la production, des propriétés des polysaccharides et de leurs interactions. Le premier objectif de ma thèse était de valoriser la variabilité naturelle existant entre accessions d’Arabidopsis pour identifier de nouveaux gènes contrôlant la production de mucilage. Une analyse de génétique d’association a permis l’identification d’une amine oxidase et d’une glycosyltransferase putatives dont j’ai confirmé l’implication dans la biosynthèse des pectines du mucilage.J’ai également associé une famille de protéines aux interactions entre polysaccharides. De part ses propriétés d’hydrogel, le mucilage joue un rôle adaptatif et influence la physiologie de la graine. Il permet la rétention d’eau autour de celle-ci et pourrait ainsi influencer sa longévité. Le deuxième objectif de ma thèse était d’utiliser des mutants impactés dans la production de mucilage pour déterminer si ce dernier influence la longévité des graines après un traitement d’hydratation contrôlée appelé ‘priming’. Les graines ne libérant pas de halo de mucilage à l’imbibition ont une meilleure longévité en lien avec une diminution réduite d’acide salicylique. Mes résultats participent à une compréhension intégrée de la production de mucilage à plusieurs niveaux : écologiques, génétiques et physicochimiques